Sumário: Fazer à máquina do furo profundo é sobreposto sob o estado fechado do peitoril, e a condição de corte da ferramenta não pode diretamente ser observada. O software de simulação de formação plástico DEFORM-3D do metal é usado para simular dinamicamente o processo da perfuração do furo profundo com o método de elemento finito, prevê a temperatura e as mudanças do esforço no processo de processamento, comparam as mudanças de temperatura e do esforço equivalente sob parâmetros de furo diferentes, e para obter as curvas da mudança da temperatura de corte e da força esquerda equivalente sob velocidades diferentes do corte. Os resultados mostram que os aumentos da temperatura de corte com o aumento da profundidade de corte, e tendem a ser estáveis gradualmente; A temperatura de corte é proporcional à velocidade de corte, quando a força do efeito não mudar muito com a mudança de cortar parâmetros.
Palavras chaves: furo profundo Rugong; Eform -3D de D; Perfuração
Fazer à máquina do furo profundo é um dos processos os mais difíceis no furo que faz à máquina, e a tecnologia contínua da perfuração do furo profundo é reconhecida como a tecnologia chave da tecnologia fazendo à máquina do furo profundo. O método de processamento tradicional é demorado e trabalho-intensivo, e a precisão do processamento do furo profundo não é alta, há igualmente o problema da mudança frequente da ferramenta e do risco da ruptura da ferramenta [1]. A perfuração de arma é um método de processamento ideal presentemente. Em processo do furo profundo que processa, a tubulação de broca é fina e longo, fácil deflexionar, gerar a vibração, e o ombro gerado do calor e de corte não são fáceis descarregar-se. Não é possível observar diretamente a condição de corte da ferramenta. Presentemente, não há nenhuma maneira ideal de monitorar a mudança e a distribuição de temperatura na área de corte no tempo real [w]. Somente a experiência pode ser usada para julgar se o processo de corte é normal escutando o som de corte, olhando as microplaquetas, tocando na vibração e em outros fenômenos da aparência.
Nos últimos anos, o desenvolvimento rápido da tecnologia de material informático e da simulação numérica, a tecnologia da simulação fornece uma maneira científica e tecnologico eficiente de resolver este problema [4]. A perfuração da simulação é da grande importância para melhorar a precisão fazendo à máquina, a estabilidade e a eficiência de furos profundos. Presentemente, alguns eruditos podem indiretamente julgar ou prever o processo de processamento adiantado com alguns métodos da medida e análise avançados do software. Por exemplo, Ding Zhenglong da universidade de Xi'an Jiaotong e outros eruditos estabelecem uma plataforma em linha da medida para medir o diâmetro interno dos furos profundos [5], mas o processo de processamento não poderia ser monitorado em linha; alguns coordenadores melhoraram a tecnologia de processamento de furos profundos mudando a estrutura tradicional da máquina-instrumento. Por exemplo, a fim impedir que o ombro de corte risque a parede do furo após o processamento, o eixo da máquina-instrumento foi usado em uma estrutura invertida, e o peso do auto do líquido de corte e do ombro de corte foi usado para fazer as microplaquetas descarregadas mais lisamente do sulco V-dado forma da tubulação de broca [6] e de outras medidas, para melhorar eficazmente a qualidade de furo.
Neste papel, o plástico do metal do 〇 rm-3D de Def que forma o software de simulação é usado para simular dinamicamente o processo de furo; As mudanças da temperatura e do esforço sob velocidades de corte diferentes são obtidas, e o efeito de processamento do furo profundo é previsto adiantado, que fornece uma base para o projeto e a aplicação do furo profundo que processam o líquido refrigerante.
1. Princípio de funcionamento e tecnologia de furo da broca de arma
1,1 princípio de funcionamento de broca de arma
A broca de arma é a ferramenta principal para fazer à máquina furos profundos. Tem as características da boa precisão e da baixa aspereza de superfície após uma perfuração [7]. A estrutura básica da broca de arma é mostrada em figura 1.
Figura 1 estrutura básica da broca de arma
A broca de arma consiste na cabeça, na tubulação de broca e no punho. A cabeça é a parte fundamental da broca de arma inteira, que é feita geralmente do carboneto cimentado. Há dois tipos: tipo integral e tipo soldado, que são soldados geralmente com a tubulação de broca. A tubulação de broca da broca de arma é feita geralmente do aço e do calor de liga especial - tratados para fazê-lo tenha a boas força e rigidez, e deva ter a suficientes força e dureza; O punho da broca de arma é usado para conectar a ferramenta com o eixo da máquina-instrumento, e projetado e fabricado de acordo com determinados padrões.
1,2 processo da perfuração de arma
Durante a operação, o punho da broca de arma é apertado no eixo da máquina-instrumento, e o bocado de broca entra no workpiece através do furo do guia ou da luva do guia para furar. A estrutura original da lâmina da broca joga o papel da orientação do auto, assegurando a precisão de corte. Primeiramente o processo o furo piloto, e alcança então 2~5 m m no furo piloto em alguma velocidade de alimentação, isto é, o ponto em figura 2. ao mesmo tempo, abre o líquido refrigerante intercooling; Comece fazer à máquina na velocidade normal após o furo piloto é alcançado. Durante o processo fazendo à máquina, adote a alimentação intermitente, e alimente-a todas as vezes! 2 profundidades, realizando o furo profundo e o ombro curto; Quando fazer à máquina é terminado e sae da entidade, retire primeiramente a ferramenta em uma velocidade rápida a uma determinada distância da parte inferior do furo, retire então o furo piloto em um de baixa velocidade, e para deixar finalmente rapidamente o workpiece e a volta fazendo à máquina fora do líquido refrigerante. O processo inteiro é mostrado em figura 2. A linha pontilhada na figura representa a alimentação rápida, e a linha contínua representa a alimentação lenta.
2. Análise da força de furo do furo profundo
Comparado com o outro metal que corta métodos, a diferença a mais significativa entre a perfuração do furo profundo e o outro metal que cortam métodos é que a perfuração do furo profundo usa o posicionamento e o apoio do bloco de guia a furar na cavidade fechado. O contato entre a ferramenta e o workpiece é o não o único contato do blade+91, mas igualmente o contato entre o bloco de guia adicional na ferramenta e o workpiece.
Segundo as indicações de figura 3. A broca do furo profundo é composta de três porções: corpo de ferramenta do corte, dente do cortador e bloco de guia. O corpo do cortador é oco. O ombro de corte entra da parte frontal e das descargas através da cavidade da tubulação de broca. A linha traseira é usada para conectar com a tubulação de broca. O de ponta principal nos dentes do cortador é dividido em dois, a saber, na borda exterior e na borda interna.
Tomando o cobalto no furo profundo do ombro interno da multi lâmina como um exemplo, a lâmina auxiliar e dois blocos de guia estão na mesma circunferência, e o círculo fixo de três pontos é auto guiou. A força nela é analisada. O modelo mecânico simplificado é mostrado na figura
4. (1) força de corte F. A força de corte em ferramentas do furo profundo pode ser decomposta nas forças tangenciais mutuamente perpendiculares F, e nas forças radiais F, e a força que axial a força radial conduzirá diretamente para utilizar ferramentas a deformação de dobra, força axial aumenta o desgaste da ferramenta, quando a força tangencial no de ponta produzir principalmente o torque. Em processo do processamento, espera-se sempre reduzir tanto quanto possível a força axial e o torque nos locais de assegurar a qualidade e a eficiência de processamento. Geralmente, a vida útil da ferramenta é ligada diretamente à força axial e ao torque. A força axial excessiva facilita o bocado de broca quebrar, e o torque excessivo igualmente acelerará o desgaste e a ruptura da ferramenta até que esteja desfeito [1 °].
(2) fricção f. A fricção/and/2 é gerada quando o bloco de guia gerencie relativo à parede do furo; A fricção axial entre o bloco de guia e a parede do furo quando se mover ao longo da linha central is/lu e 7L;
a força da extrusão (de 3) a força da extrusão é causada pela deformação elástica da parede do furo. A força da extrusão entre o bloco de guia e a parede do furo é M e o ^ 2. de acordo com o princípio de equilíbrio de sistema da força, pode-se saber isso:
Onde: é a força resultante da força de corte vertical; F. É a resultante da força de corte radial; F é a resultante da força de corte circunferencial. Supondo que somente o coeficiente da fricção do culômbio está considerado, a fricção axial e a fricção circunferencial no bloco de guia são iguais. Pode ser em linha reta com a experiência
Conecte o torque M e F a mediu durante o processamento do furo profundo.
Para um bocado de broca dado, seu diâmetro nominal é e o ângulo de posição do bloco de guia é determinado. Além, a força axial empírica da força de corte é metade da força de corte principal. Sintetizando a fórmula acima, os componentes de força do corte e a força no bloco de guia podem ser calculados.
3. Simulação de furo da broca de arma
A perfuração do furo profundo do ombro interno é realizada em uma condição fechado ou semi fechado. O calor de corte não é fácil de dispersar-se, o ombro é difícil de arranjar, e a rigidez do sistema do processo é pobre. Quando o líquido refrigerante produziu na perfuração não pode entrar na área de corte, tendo por resultado refrigerar pobre e a lubrificação, a temperatura da ferramenta aumentará agudamente, acelerando o desgaste da ferramenta; Com o aumento da profundidade de furo, dos aumentos da saliência da ferramenta, e da rigidez das diminuições de furo do sistema do processo. Todo o estes propostos algumas exigências especiais para o processo da perfuração do furo profundo com remoção interna da microplaqueta. Este papel prevê a força do calor e de corte gerada no processo de corte com a simulação da reprodução das condições de processamento real, que fornece uma base aperfeiçoando o processo da perfuração do furo profundo. 3,1 a definição de parâmetros da perfuração e de propriedades materiais DEFORM é um grupo elemento finito de sistema de simulação de processo baseado para analisar o metal que forma o processo. Simulando o processo de processamento inteiro no computador, os coordenadores e os desenhistas podem prever os fatores adversos sob várias condições de trabalho adiantado e eficazmente melhorar o processo de processamento nM2]. Neste papel, o 3D que modela o software Pm/E é usado para tirar o modelo da ferramenta da simulação, e o modelo salvar enquanto o formato de STL é importado no rm de Defo - 3 D. O grupo que cortam parâmetros e as circunstâncias são mostrados na tabela 1.
(1) ajuste de condições de trabalho: a perfuração seleta como o tipo fazendo à máquina, o padrão da unidade é SI, entrou a velocidade de corte e a taxa de alimentação, a temperatura ambiental é 20t: , o fator de fricção da superfície de contato do workpiece é 0,6, o coeficiente de transferência térmica é 45 W/m2. 0C, e o derretimento térmico são 15 N/mm2/X.
(2) ajuste da ferramenta e do workpiece: a ferramenta é rígida, o material é o aço 45, o workpiece é plástico, e o material é carboneto do WC.
(3) ajuste o relacionamento entre objetos: O relacionamento mestre do escravo do rm de D e FO é esse corpo rígido é a parte principal e o corpo plástico é o escravo, assim que a ferramenta é ativa e o workpiece é conduzido.
Parâmetros principais da tabela 1 do Workpiece e da ferramenta
A fim comparar a influência de parâmetros de processo diferentes nas mudanças de temperatura, o esforço e a tensão no processo de corte, a simulação são realizados sob parâmetros de furo diferentes segundo as indicações da tabela 2, e os resultados são observados.
Parâmetros da perfuração de arma da tabela 2
3,2 análise de furo da simulação e do resultado
(1) temperatura
A maioria da energia consumida no corte do metal é convertida na energia calorífica. Este calor faz com que a temperatura da zona de corte aumente ele afeta diretamente o desgaste da ferramenta, a precisão fazendo à máquina e a qualidade de superfície do workpiece. No corte de alta velocidade do metal, fricção severa e para fraturar para fazer em um curto período de tempo a elevação de temperatura local à alta temperatura mesma. Na perfuração de arma, o calor vem principalmente da deformação do ombro de corte do metal, a fricção entre a almofada do apoio da broca e a almofada do furo do workpiece, e a fricção do ombro de corte na cara do ancinho da ferramenta [13]. Todos estes calor precisam de ser refrigerados pelo líquido de corte. Simulando o processo de furo, as mudanças de temperatura na área de contato do workpiece em velocidades diferentes e as alimentações são obtidas. Estes dados fornecem uma base do projeto aperfeiçoando o sistema de refrigeração durante fazer à máquina do furo profundo. Devido às exigências de elevado desempenho do computador para simular o processo da perfuração, toma uns muitos tempos simular o furo completo que processa o processo. Ajustando o tamanho de etapa da simulação de furo, a profundidade da simulação é controlada para conseguir o processamento estável.
A condição da simulação que ajusta o número de etapas da simulação é ajustada como 1000, o número de etapas do intervalo da simulação é ajustado como 50, e os dados salvar automaticamente cada 50 etapas; Deform-3D adota a tecnologia adaptável da geração da malha. O workpiece é um corpo plástico. A geração da malha é usada para calcular a força de corte. O tipo de elemento absoluto é mostrado em figura 5, e os resultados da simulação são mostrados dentro
Tabela 3.
Fig. 5 modelo de elemento finito e processo de furo de broca do furo profundo
Levantamento de dados da tabela 3 de cortar a velocidade e a temperatura com etapas
Analisando e processando os dados na tabela 3, as curvas da mudança de temperatura da área de corte do workpiece com o número de etapas sob três condições de trabalho são obtidas segundo as indicações de figura 6.
O Fig. 6 mostra que a velocidade de furo tem uma grande influência na temperatura da área de contato do workpiece. No início da perfuração, o bocado de broca e o workpiece começam a contactar, e a taxa de alimentação é grande. O impacto afiado da ferramenta no workpiece faz com que a temperatura inicial mude extremamente e aumente rapidamente. Enquanto a perfuração tende a ser estável, a curva torna-se geralmente delicada mas ainda flutua-se, que é normal para o processamento do furo profundo. Porque o diâmetro mordido broca é pequeno e a taxa de alimentação é grande, a vibração persistirá.
Pode-se igualmente ver de Fig. 6 que a velocidade de furo tem uma grande influência na temperatura. Enquanto a velocidade aumenta a temperatura de furo está obtendo mais altamente e mais alto. Dos resultados do modelo de elemento finito, a temperatura máxima gerada em velocidades de furo diferentes ocorre na área local da deformação perto do ponto da broca, porque esta é o lugar onde a deformação e a fricção plásticas do ombro da ferramenta são concentradas.
Fig. 6 curva da variação da temperatura da área de contato com velocidade do corte
(2) distribuição equivalente do esforço
O esforço de Von Mises é um esforço equivalente baseado na energia de tensão da tesoura e em um critério do rendimento. Após a introdução de esforço equivalente, não importa como complexo o estado do esforço do corpo do elemento é, pode-se imaginar como o esforço ao carregar uma tensão unidirecional no valor numérico. O relacionamento correspondente entre o esforço equivalente e a tensão equivalente obtidos da análise reflete o endurecimento de trabalho do material do workpiece causado pela deformação plástica com a análise que de elemento finito as mudanças equivalentes do esforço da broca de arma em velocidades de furo diferentes são obtidas. O intervalo da simulação é 50 etapas, e os resultados salvar automaticamente cada 50 etapas, segundo as indicações da tabela 4.
Levantamento de dados da tabela 4 de cortar a velocidade e a força igual com etapas
A análise do relacionamento entre o esforço equivalente e o número de etapas é mostrada em figura 7. Pode-se ver que as velocidades diferentes do eixo têm pouca influência no esforço equivalente do workpiece durante o processamento, e flutuam dentro de alguma escala, mas a tendência da mudança equivalente máxima do esforço sob as três circunstâncias de processamento é muito similar.
A curva em figura 7 de furar o esforço equivalente mostra que o esforço na fase inicial da perfuração é grande. Enquanto a profundidade de furo se torna estável, a curva geralmente deixa cair e torna-se delicada. Ao mesmo tempo, com a análise do esforço e da tensão, o esforço equivalente máximo da broca de arma é 1550 M Pa, e o deslocamento máximo total é 0,0823 m M.
4. Conclusão
O processo do corte do furo profundo é simulado eficazmente usando o software do rm de Defo. A mudança de temperatura e a mudança do esforço no processo do corte são analisadas, e a curva da mudança entre a temperatura de corte e a velocidade de corte é obtida. Isto fornece uma determinada base para o estudo do mecanismo de corte de fazer à máquina profundo do furo, da seleção de cortar parâmetros e o projeto do sistema de refrigeração em fazer à máquina real.