Riassunto: Lavorare del foro profondo è sovrapposto nell'ambito dello stato chiuso del davanzale e lo stato tagliente dello strumento non può direttamente essere osservato. Il software di simulazione di formazione di plastica del metallo DEFORM-3D è usato per simulare dinamicamente il processo della perforazione del foro profondo con il metodo degli elementi finiti, predice la temperatura ed i cambiamenti di sforzo nel processo d'elaborazione, confrontano i cambiamenti della temperatura e dello sforzo equivalente in parametri di perforazione vari ed ottenere le curve del cambiamento della temperatura di taglio e della forza sinistra equivalente in velocità varie di taglio. I risultati indicano che gli aumenti della temperatura di taglio con l'aumento della profondità di taglio e tende ad essere stabili gradualmente; La temperatura di taglio è proporzionale alla velocità tagliente, mentre la forza di effetto non cambia molto con il cambiamento di taglio dei parametri.
Parole chiave: foro profondo Rugong; Eform -3D di D; Perforazione
Lavorare del foro profondo è uno dei processi più difficili in foro che lavora e la tecnologia solida della perforazione del foro profondo è riconosciuta come la tecnologia chiave della tecnologia lavorante del foro profondo. Il metodo di lavorazione tradizionale è che richiede tempo ed ad alto contenuto di manodopera e la precisione di elaborazione del foro profondo non è alta, c'è inoltre il problema di frequente cambiamento dello strumento e del rischio di rottura dello strumento [1]. La perforazione di pistola è attualmente un metodo di lavorazione ideale. Nel corso del foro profondo che elabora, l'asta di perforazione è sottile e lungo, facile deviare, generare la vibrazione e la spalla generata di taglio e del calore non sono facili da scaricare. Non è possibile direttamente osservare lo stato tagliente dello strumento. Attualmente, non c'è modo ideale controllare il mutamento e la distribuzione di temperatura dell'area di taglio in tempo reale [w]. Soltanto l'esperienza può essere usata per giudicare se il processo tagliente è normale ascoltando il suono tagliente, guardando i chip, toccando la vibrazione ed altri fenomeni dell'aspetto.
Negli ultimi anni, lo sviluppo rapido della tecnologia di hardware e della simulazione numerica, la tecnologia di simulazione fornisce un modo scientifico e tecnologico efficiente risolvere questo problema [4]. La perforazione di simulazione è di grande importanza per il miglioramento l'accuratezza lavorante, la stabilità e dell'efficienza dei fori profondi. Attualmente, alcuni studiosi possono giudicare o predire indirettamente in anticipo il processo d'elaborazione con i certi metodi di misura ed analisi avanzati del software. Per esempio, Ding Zhenglong dell'università di Xi'an Jiaotong ed altri studiosi hanno installato una piattaforma online di misura per misurare il diametro interno dei fori profondi [5], ma il processo d'elaborazione non potrebbe essere controllato online; alcuni ingegneri hanno migliorato la tecnologia della trasformazione dei fori profondi cambiando la struttura tradizionale della macchina utensile. Per esempio, per impedire la spalla di taglio il graffio della parete del foro dopo l'elaborazione, il fuso della macchina utensile è stato utilizzato in una struttura invertita ed il peso di auto del liquido di taglio e della spalla di taglio è stato usato per fare i chip scaricati più uniformemente dalla scanalatura a forma di V dell'asta di perforazione [6] e di altre misure, efficacemente per migliorare la qualità di perforazione.
In questa carta, la plastica del metallo del 〇 rm-3D di Def che forma il software di simulazione è usata per simulare dinamicamente il processo di perforazione; I cambiamenti di sforzo e della temperatura in sensibilità taglienti varie sono ottenuti e l'effetto d'elaborazione del foro profondo è preveduto in anticipo, che fornisce una base per la progettazione e l'implementazione del foro profondo che elaborano il liquido refrigerante.
1. Principio di funzionamento e tecnologia di perforazione di trapano di pistola
1,1 principio di funzionamento di trapano di pistola
Il trapano di pistola è lo strumento principale per lavorare i fori a macchina profondi. Ha le caratteristiche di buona accuratezza e della rugosità di superficie bassa dopo l'una perforazione [7]. La struttura di base del trapano di pistola è indicata nella figura 1.
Figura 1 struttura di base del trapano di pistola
Il trapano di pistola consiste della testa, dell'asta di perforazione e della maniglia. La testa è la parte fondamentale di intero trapano di pistola, che è fatto generalmente del carburo cementato. Ci sono due tipi: tipo integrale e tipo saldato, che sono saldati solitamente con l'asta di perforazione. L'asta di perforazione del trapano di pistola è fatta generalmente dell'acciaio legato speciale e trattato termicamente farlo abbia la buone forza e rigidità e deve avere la forza e durezza sufficienti; La maniglia del trapano di pistola è utilizzata per collegare lo strumento con il fuso della macchina utensile ed è progettata e fabbricata secondo determinate norme.
1,2 processo di perforazione di pistola
Durante il funzionamento, la maniglia del trapano di pistola è premuta sul fuso della macchina utensile ed il tagliente entra nel pezzo in lavorazione tramite il foro della guida o la manica della guida per perforare. La struttura unica della lama del trapano svolge il ruolo di orientamento di auto, assicurando l'accuratezza tagliente. In primo luogo il processo il foro pilota e poi raggiunge 2~5 m. m. sul foro pilota a certa velocità di avanzamento, cioè, il punto nella figura 2. allo stesso tempo, apre il liquido refrigerante intercooling; Inizi a lavorare alla velocità normale dopo il foro pilota è raggiunto. Durante il processo lavorante, adotti l'alimentazione intermittente ed alimenti ogni volta! 2 profondità, realizzando foro profondo e breve spalla; Quando lavorare è finito e lascia l'entità, in primo luogo ritiri lo strumento ad una velocità veloce ad una determinata distanza dal fondo del foro, poi esca il foro pilota ad un a bassa velocità e lasciare infine rapidamente il pezzo in lavorazione ed il giro lavoranti fuori dal liquido refrigerante. L'intero processo è indicato nella figura 2. La linea punteggiata nella la figura rappresenta l'alimentazione rapida e la linea continua rappresenta l'alimentazione lenta.
2. Analisi della forza di perforazione del foro profondo
Rispetto ad altri metodi per il taglio di metalli, la differenza più significativa fra la perforazione del foro profondo ed altri metodi per il taglio di metalli è che la perforazione del foro profondo usa il posizionamento ed il supporto del blocchetto di guida da perforare nella cavità chiusa. Il contatto fra lo strumento ed il pezzo in lavorazione è il non singolo contatto del blade+91, ma anche il contatto fra il blocchetto di guida supplementare sullo strumento ed il pezzo in lavorazione.
Secondo le indicazioni di figura 3. Il trapano del foro profondo è composto di tre parti: montatura di utensili di taglio, dente della taglierina e blocchetto di guida. Il corpo della taglierina è vuoto. La spalla di taglio entra dalla parte frontale e dagli scarichi attraverso la cavità dell'asta di perforazione. Il filo posteriore è usato per collegarsi con l'asta di perforazione. L'avanguardia principale sui denti della taglierina è divisa in due, vale a dire, nel bordo esterno e nel bordo interno.
Prendendo il cobalto nel foro profondo della spalla interna a coltelli multipli come esempio, la lama ausiliaria e due blocchetti di guida sono sulla stessa circonferenza ed il cerchio fisso a tre punti è auto ha guidato. La forza su è analizzata. Il modello meccanico semplificato è indicato nella la figura
4. (1) forza di taglio F. La forza di taglio sugli strumenti del foro profondo può essere decomposta nelle forze tangenziali reciprocamente perpendicolari F, e nelle forze radiali F e la forza che assiale la forza radiale direttamente condurrà per foggiare la deformazione di piegamento, forza assiale aumenta l'usura dell'attrezzo, mentre la forza tangenziale sull'avanguardia pricipalmente produce la coppia di torsione. Nel corso dell'elaborazione, è sperato sempre per ridurre la forza assiale e la coppia di torsione il più possibile sui locali di assicurazione la qualità della lavorazione e dell'efficienza. Generalmente, il tempo di impiego dello strumento direttamente è collegato alla forza assiale ed alla coppia di torsione. L'eccessiva forza assiale rende il tagliente più facile rompersi e l'eccessiva coppia di torsione inoltre accelererà l'usura e la rottura dello strumento fino a rottamarla [1 °].
(2) attrito f. L'attrito/and/2 è generato quando il blocchetto di guida gira riguardante la parete del foro; L'attrito assiale fra il blocchetto di guida e la parete del foro quando si muove lungo l'asse is/lu e 7L;
(3) la forza dell'estrusione la forza dell'estrusione è causata tramite la deformazione elastica della parete del foro. La forza dell'estrusione fra il blocchetto di guida e la parete del foro è m. e ^ 2. secondo il principio di equilibrio di sistema della forza, può essere conosciuto quello:
Dove: è la forza risultante della forza di taglio verticale; F. È il risultante della forza di taglio radiale; La F è il risultante della forza di taglio circonferenziale. Supponendo che soltanto il coefficiente di attrito di coulomb è considerato, l'attrito assiale e l'attrito circonferenziale sul blocchetto di guida sono uguali. Può essere diritto con l'esperimento
Colleghi la coppia di torsione m. e la F a ha misurato durante l'elaborazione del foro profondo.
Per un tagliente dato, il suo diametro nominale è e l'angolo di posizione del blocchetto di guida è determinato. Inoltre, la forza assiale empirica della forza di taglio è metà della forza di taglio principale. Sintetizzando la formula di cui sopra, le componenti di forza di taglio e la forza sul blocchetto di guida possono essere calcolate.
3. Simulazione di perforazione del trapano di pistola
La perforazione del foro profondo della spalla interna è effettuata in uno stato chiuso dei semi o chiuso. Il calore di taglio non è facile da disperdere, la spalla è difficile da sistemare e la rigidità del sistema di produzione è povera. Quando il liquido refrigerante ha prodotto nella perforazione non può entrare nell'area di taglio, con conseguente raffreddamento difficile e la lubrificazione, la temperatura dello strumento aumenterà acutamente, accelerando l'usura dell'attrezzo; Con l'aumento della profondità di perforazione, degli aumenti di sporgenza dello strumento e della rigidità delle diminuzioni di perforazione del sistema di produzione. Tutto questi presentati alcuni requisiti speciali del processo di perforazione del foro profondo con rimozione interna del chip. Questa carta predice la forza di taglio e del calore generata nel processo tagliente con la simulazione della riproduzione delle condizioni di lavorazione reali, che fornisce una base per l'ottimizzazione del processo della perforazione del foro profondo. 3,1 la definizione dei parametri della perforazione e delle proprietà materiali DEFORM è un insieme del sistema di simulazione di processo basato elemento limitato per analizzare il metallo che forma il processo. Simulando l'intero processo d'elaborazione sul computer, gli ingegneri ed i progettisti possono predire in anticipo i fattori avversi nelle varie condizioni di lavoro e efficacemente migliorare il processo d'elaborazione nM2]. In questa carta, il 3D che modella il software Pm/E è usato per disegnare il modello dello strumento di simulazione ed il modello è conservato mentre il formato di STL è importato nel rm di Defo - 3 D. L'insieme che tagliano i parametri e le circostanze sono indicati in tabella 1.
(1) regolazione delle condizioni di lavoro: la perforazione scelta come il tipo lavorante, la norma dell'unità è SI, ha introdotto la velocità tagliente ed il tasso d'entrata, la temperatura ambiente è 20t: , il fattore di attrito della superficie di contatto del pezzo in lavorazione è 0,6, il coefficiente di trasferimento di calore è 45 W/m2. 0C e la fusione termica è 15 N/mm2/X.
(2) regolazione dello strumento e del pezzo in lavorazione: lo strumento è rigido, il materiale è l'acciaio 45, il pezzo in lavorazione è di plastica ed il materiale è carburo del WC.
(3) ha fissato la relazione fra gli oggetti: La relazione parallela del rm di D la e FO è che l'ente rigido è la parte principale e l'ente di plastica è lo schiavo, in modo dallo strumento è attivo ed il pezzo in lavorazione è guidato.
Parametri principali della tabella 1 del pezzo in lavorazione e dello strumento
Per confrontare l'influenza dei parametri trattati differenti sulle variazioni di temperatura, la sollecitazione e lo sforzo nel processo tagliente, la simulazione è effettuata in parametri di perforazione vari secondo le indicazioni della tabella 2 ed i risultati sono osservati.
Parametri di perforazione di pistola della tabella 2
3,2 analisi di perforazione di risultato e di simulazione
(1) temperatura
La maggior parte dell'energia consumata in per il taglio di metalli è convertita in energia termica. Questo calore induce la temperatura della zona tagliente ad aumentare direttamente colpisce l'accuratezza lavorare, dell'usura dell'attrezzo e la qualità di superficie del pezzo in lavorazione. In per il taglio di metalli ad alta velocità, attrito severo e fratturare per fare aumento di temperatura locale a temperatura elevata stessa in poco tempo. Nella perforazione di pistola, il calore pricipalmente viene dalla deformazione della spalla per il taglio di metalli, l'attrito fra il cuscinetto di sostegno del trapano ed il cuscinetto del foro del pezzo in lavorazione e l'attrito della spalla di taglio sul fronte del rastrello dello strumento [13]. Tutti questi il calore devono essere raffreddati dal liquido di taglio. Simulando il processo di perforazione, i mutamenti di temperatura nell'area di contatto del pezzo in lavorazione alle velocità differenti e le alimentazioni sono ottenuti. Questi dati forniscono una base di progettazione per l'ottimizzazione del sistema di raffreddamento durante lavorare del foro profondo. dovuto gli alti requisiti prestazionali del computer per la simulazione del processo della perforazione, richiede molto tempo simulare il foro completo che elabora il processo. Fissando la dimensione di punto di simulazione di perforazione, la profondità di simulazione è controllata per raggiungere l'elaborazione stabile.
Lo stato di simulazione che fissa il numero dei punti di simulazione è fissato come 1000, il numero dei punti di intervallo di simulazione è fissato come 50 ed i dati sono conservati automaticamente ogni 50 punti; Deform-3D adotta la tecnologia adattabile della generazione della maglia. Il pezzo in lavorazione è un corpo di plastica. La generazione della maglia è usata per calcolare la forza di taglio. Il tipo di elemento assoluto è indicato nella figura 5 ed i risultati di simulazione sono indicati dentro
Tabella 3.
Fig. 5 modello di elemento limitato e processo di perforazione del trapano del foro profondo
Raccolta di dati della tabella 3 di taglio velocità e della temperatura con i punti
Analizzando ed elaborando i dati in tabella 3, le curve del mutamento di temperatura dell'area di taglio del pezzo in lavorazione con il numero dei punti in tre condizioni di lavoro sono ottenute secondo le indicazioni di figura 6.
La fig. 6 indica che la velocità di perforazione ha una grande influenza sulla temperatura dell'area di contatto del pezzo in lavorazione. All'inizio della perforazione, il tagliente ed il pezzo in lavorazione cominciano a contattare ed il tasso d'entrata è grande. L'impatto tagliente dello strumento sul pezzo in lavorazione induce la temperatura iniziale a cambiare notevolmente ed aumentare rapidamente. Mentre la perforazione tende ad essere stabile, la curva diventa generalmente delicata ma ancora oscilla, che è normale per l'elaborazione del foro profondo. Poiché il diametro del tagliente è piccolo ed il tasso d'entrata è grande, la vibrazione persisterà.
Può inoltre essere visto dalla fig. 6 che la velocità di perforazione ha una grande influenza sulla temperatura. Mentre la velocità aumenta la temperatura di perforazione sta ottenendo più su e più alto. Dai risultati del modello di elemento limitato, la temperatura massima generata alle velocità di perforazione differenti si presenta nell'area locale di deformazione vicino al punto del trapano, perché questa è dove la deformazione e l'attrito di plastica della spalla dello strumento sono concentrati.
Fig. 6 curva di variazione della temperatura di area di contatto con velocità di taglio
(2) distribuzione di sforzo di equivalente
Lo sforzo di Von Mises è uno sforzo equivalente basato su energia di deformazione di taglio e su un criterio del rendimento. Dopo l'introduzione dello sforzo equivalente, non importa come complesso lo stato di sforzo del corpo dell'elemento è, può essere immaginato come lo sforzo quando sopporta una tensione unidirezionale sul valore numerico. La relazione corrispondente fra la sollecitazione equivalente e lo sforzo equivalente ottenuti dall'analisi riflette l'incrudimento del materiale del pezzo in lavorazione causato tramite deformazione di plastica con analisi agli'elementi finiti che i cambiamenti equivalenti di sforzo del trapano di pistola alle velocità di perforazione differenti sono ottenuti. L'intervallo di simulazione è 50 punti ed i risultati sono conservati automaticamente ogni 50 punti, secondo le indicazioni della tabella 4.
Raccolta di dati della tabella 4 di taglio velocità e della forza uguale con i punti
L'analisi della relazione fra lo sforzo equivalente ed il numero dei punti è indicata nella figura 7. Può essere visto che le velocità di rotazione del mandrino differenti hanno poca influenza sullo sforzo equivalente del pezzo in lavorazione durante l'elaborazione ed oscillano all'interno di certa gamma, ma la tendenza del cambiamento equivalente massimo di sforzo nelle tre condizioni di lavorazione è molto simile.
La curva nella figura 7 di perforazione dello sforzo equivalente indica che lo sforzo nella fase iniziale della perforazione è grande. Mentre la profondità di perforazione diventa stabile, la curva generalmente cade e diventa delicata. Allo stesso tempo, con l'analisi di sforzo e di sollecitazione, lo sforzo equivalente massimo del trapano di pistola è di 1550 m. Pa e lo spostamento massimo globale è di 0,0823 m. M.
4. Conclusione
Il processo di taglio del foro profondo efficacemente è simulato usando il software del rm di Defo. Il mutamento di temperatura ed il cambiamento di sforzo nel processo di taglio sono analizzati e la curva del cambiamento fra la temperatura di taglio e la velocità tagliente è ottenuta. Ciò fornisce una determinata base per lo studio sul meccanismo tagliente lavorare profondo del foro, della selezione di taglio i parametri e della progettazione del sistema di raffreddamento nel lavorare reale.