Особливості моделювання теплофізичних процесів зони різання в системі SOLIDWORKS SIMULATION

Ярослав Анатолійович Степчин, Олег Анатолійович Степчин

Анотація


Цілеспрямоване управління теплофізичними процесами зони різання шляхом зміни параметрів режиму різання, геометрії інструмента, застосування ЗОР дозволяє досягнути більш високого рівня продуктивності обробки. Прогнозування теплових процесів при різанні металів характеризується багатофакторністю моделі та нелінійністю зв’язку температурного поля зони різання і параметрів обробки. Тому є важливим реалістичне моделювання цих процесів з врахуванням максимальної кількості факторів впливу, яке дозволить мінімізувати час та вартість експериментальних досліджень.
У статті розглянуто застосування автоматизованої системи проектування та розрахунків SolidWorks Simulation для аналізу теплофізичних процесів, що відбуваються в зоні різання при чистовому точінні загартованої сталі круглою різальною пластиною з надтвердого матеріалу (НТМ).
При моделюванні розглянуто розподілення утвореного під час різання тепла (в зоні пластичної деформації заготівки та на поверхнях тертя різального леза з стружкою та обробленою поверхнею) чотирма потоками: в інструмент, стружку, заготівку та зовнішнє середовище.
Визначено межові умови існування розробленої моделі – геометричні, фізичні, часові та граничні. Моделювання виконано в двох режимах − стаціонарному та перехідного процесу. Проведено перевірку адекватності результатів моделювання.
У висновках виконано аналіз використання можливостей системи САПР SolidWorks Simulation для досліджень теплових процесів зони різання.


Ключові слова


теплофізичні процеси; надтвердий матеріал; температура різання; точіння; продуктивність.

Повний текст:

PDF

Посилання


Zorev, N.N. (1956), Voprosy mehaniki processa rezanija metallov, Mashgiz, Moskva, 367 p.

Ostaf'ev, V.A. (1979), Raschet dinamicheskoj prochnosti rezhushhego instrumenta, Mashinostroenie, Moskva, 168 p.

Ostaf'ev, V.A. and Chernjavskaja, A.A. (1970), Raschet nestacionarnyh temperaturnyh polej pri rezanii metallov, CNIITJe Strojdormash, Moskva, 16 p.

Reznikov, A.N. and Reznikov, L.A. (1990), Teplovye processy v tehnologicheskih sistemah, Mashinostroenie, Moskva, 288 p.

Red'ko, S.G. (1962), Processy teploobrazovanija pri shlifovanii metallov, Izd-vo Sarat. un-ta, Saratov, 231 p.

Thomason, P.F. (1975), «Stady-State thermal stresses in wedge-shape cutting tools», Trans ASME, Vol. 97, No. 3, pp. 1060–1066.

Leshhiner, Ja.A., Svirinskij, R.M. and Il'in, V.V. (1981), Lezvijnyj instrument iz sverhtverdyh materialov, Tehnіka, Kiev, 120 p.

Noshhenko, O.M. (2003), Pіdvishhennja efektivnostі vikoristannja tverdosplavnih rіzcіv na osnovі ob’єmnogo modeljuvannja їh termomіcnostі, avtoref. dis. kand. tehn. nauk, 05.03.01, Nac. tehn. un-t Ukraїni «Kiїv. polіtehn. іn-t», Kiїv, 20 p.

Stepchin, Ja.A. (2013), «Viznachennja nestacіonarnih temperaturnih polіv zoni rіzannja pri torcevomu frezeruvannі za matematichnoju modellju», Vіsnik ZhDTU, Serіja Tehnіchnі nauki, No. 4 (67), pp. 37−42.

Jashhericyn, P.I., Eremenko, M.L. and Fel'dshtejn, E.Je. (1990), Teorija rezanija. Fizicheskie i teplovye processy v tehnologicheskih sistemah, Vysh. shk., Minsk, 512 p.

Rozenberg, A.M. and Rozenberg, O.A. (1990), Mehanika plasticheskogo deformirovanija v processah rezanija i deformirujushhego protjagivanija, Nauk. Dumka, Kiїv, 320 p.

Kosilova, A.G. and Meshherjakov, R.K. (ed.) (1985), Spravochnik tehnologa-mashinostroitelja, in 2 volumes, Volume 2, 4th ed., pererab., dop., Mashinostroenie, Moskva, 496 p.

Novikov, N.V. (ed.) (2001), Instrumenty iz sverhtverdyh materialov, ISM NANU, Kiev, 528 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов / Н.Н. Зорев. – М. : Машгиз, 1956. – 367 с.
  2. Остафьев В.А. Расчет динамической прочности режущего инструмента / В.А. Остафьев. – М. : Машиностроение, 1979. – 168 с.
  3. Остафьев В.А. Расчет нестационарных температурных полей при резании металлов / В.А. Остафьев, А.А. Чернявская. – М. : ЦНИИТЭ Стройдормаш, 1970. – 16 с.
  4. Резников А.Н. Тепловые процессы в технологических системах : учебник / А.Н. Резников, Л.А. Резников. – М. : Машиностроение, 1990. – 288 с.
  5. Редько С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов / С.Г. Редько. – Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1962. – 231 с.
  6. Thomason P.F. Stady-State thermal stresses in wedge-shape cutting tools / P.F. Thomason // Trans ASME. – 1975. – Vol. 97. – No. 3. – Pp. 1060–1066.
  7. Лещинер Я.А. Лезвийный инструмент из сверхтвердых материалов / Я.А. Лещинер, Р.М. Свиринский, В.В. Ильин. – Киев : Техніка, 1981. – 120 с.
  8. Нощенко О.М. Підвищення ефективності використання твердосплавних різців на основі об’ємного моделювання їх термоміцності : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.03.01 / О.М. Нощенко ; Нац. техн. ун-т України «Київ. політехн. ін-т». – К., 2003. – 20 с.
  9. Степчин Я.А. Визначення нестаціонарних температурних полів зони різання при торцевому фрезеруванні за математичною моделлю / Я.А. Степчин // Вісник ЖДТУ. Серія : Технічні науки. – 2013. – № 4 (67). – С. 37−42.
  10. Ящерицын П.И. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах : учебник / П.И. Ящерицын, М.Л. Еременко, Е.Э. Фельдштейн. – Мн. : Выш. шк., 1990. – 512 с.
  11. Розенберг А.М. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания / А.М. Розенберг, О.А. Розенберг. – К. : Наук. Думка, 1990. – 320 с.
  12. Справочник технолога-машиностроителя : в 2-х т. Т. 2 / под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова ; 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1985. – 496 с.
  13. Инструменты из сверхтвердых материалов / под ред. Н.В. Новикова. – Киев : ИСМ НАНУ, 2001. – 528 с.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2017-1(79)-41-47

Copyright (c) 2017 Ярослав Анатолійович Степчин, Олег Анатолійович Степчин

Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.