Analogie flexibilní hydroabrazivní technologie s klasickými technologiemi třískového obrábění

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Analogie flexibilní hydroabrazivní technologie s klasickými technologiemi třískového obrábění"

Štěpánka Doležalová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Analogie flexibilní hydroabrazivní technologie s klasickými technologiemi třískového obrábění J. Valíček, M. Harničárová, J. Petrů, H. Tozan, M. Kušnerová, L. Čepová, M. Sadílek

2 Obsah prezentace Úvod zmapovaní problematiky Porovnání technologií, charakter povrchů Analytické řešení řezné stopy Koncepce řešení topografické funkce Dosažené výsledky Závěr

3 Úvod zmapovaní problematiky Hlavním a výchozím aspektem pro volbu srovnávacích parametrů a metody zpracování analogie je principiální diference v mechanizmech dezintegrační práce flexibilního a tuhého nástroje. Drsnost povrchu a další dobře měřitelné geometrické prvky topografie vygenerovaných povrchů jsou využity k vydefinování podobnosti a mechanické analogie.

Úvod zmapovaní problematiky Flexibilní nástroj Analogie Tuhý nástroj Myšlenka komparece technologií Využití a analytické zpracování drsnosti a dalších parametrů finální topografie povrchu obrobených

4 Úvod zmapovaní problematiky Flexibilní nástroj Analogie Tuhý nástroj Myšlenka komparece technologií Využití a analytické zpracování drsnosti a dalších parametrů finální topografie povrchu obrobených stěn flexibilním a tuhým nástrojem je dosud nedoceněno, a proto nedostatečně v teorii a praxi využito. Topografie finálního povrchu vytvořeného těmito rozdílnými technologiemi je zde nově považována za společný analytický jmenovatel.

5 Mechanická integrita Technologické parametry Nástroj Materiál Topografie povrchu

6 Flexibilní nástroj Nástroj, který se kvazi-pružně přizpůsobuje okamžitému odporu v řezu a podle tohoto odporu mění tvar stopy při průchodu materiálem (laser, AWJ). Řezná stěna CO laser Řezná stěna AWJ

Tuhý nástroj Tuhé řezné nástroje nejsou schopny se přizpůsobit okamžitému odporu materiálu v řezu změnou tvaru geometrických prvků stopy, protože stopa řezu

7 Tuhý nástroj Tuhé řezné nástroje nejsou schopny se přizpůsobit okamžitému odporu materiálu v řezu změnou tvaru geometrických prvků stopy, protože stopa řezu vždy zůstává kolmá a pevný řezný nástroj je interaktivně ovlivněn změnou odporu materiálu tak, že se mění intenzita otupení břitu, zmenšuje se hloubka úběru a pod.

8 Flexibilita nástroje retardace stopy řezu Y retx retardační uhel δ x drsnost ve stopě Ra x radiální drsnost Ra d, resp. Rz d měřená v rovině kolmé na povrch vzorku

Flexibilita nástroje na jedné straně způsobuje velké problémy s udržením požadovaných geometrických i výkonových parametrů na straně druhé je však dobře využitelná

9 Flexibilita nástroje na jedné straně způsobuje velké problémy s udržením požadovaných geometrických i výkonových parametrů na straně druhé je však dobře využitelná pro studium a analýzu deformačních a silových poměrů na řezech, mechanizmu dezintegrace materiálu a procesu generování topografické struktury a textury dělicích stěn

10 Porovnání technologií, charakter povrchů Vývojový trend technologie soustružení flexibilními nástroji technologie soustružení tuhým nástrojem technologie soustružení flexibilním nástrojem

11 Analytické řešení řezné stopy Křivení řezné stopy Vazba geometrických parametrů K Y cut Ra h 0 konst. Y E ret mat Y ret ret0 arctg ; 0 arctg h h0 Y ret K cut Y 0 ; 0 ret K Ra Ra cut K Ra h Ra0 h cut 0 Ra 0 Yret ; Yret 0 h h 0 K Kcut K cut h cut Flexibilní nástroj - Ra, Rz konst. - Y ret 0, arc δ 0 - σ def 0, F cut 0 Tuhý nástroj - Ra t, Rz t = konst. - Y ret = 0, arc δ = 0 - σ def, F cut = konst.

12 Koncepce řešení topografie povrchu Dělitelnost materiálu technologická konstanta K cut Technologicky optimální rychlost popt 0 0. v = 0 Ra 0 E mat Deformační napětí v povrchové vrstvě a stanovení drsnosti E Ra =0 Ra ;Ra=0 ra mat 0 ra Ra0 Emat Kcuto [mm] Respektování geometrických tvarů závislostí (Ra, Y ret,arc δ) = f (h, E mat, K cut, σ ra, v p ) E [MPa]

13 Vztahy podle Taylora Rovný řez tuhý nástroj Technologické parametry Tloušťka třísky h tc C v h= tc T sk v ct f 0. Konstanta vlivu způsobu práce C v Trvanlivost ostří T sk Řezná rychlost v ct Posuv na otáčku f Rz=000 f 8 R to Průřez třísky S t Řezná síla F ct Řezná rychlost optimální v copt S =h t f tc F ct=pt St C v =0 T h f v copt 0. sk tc Původní poloměr hrotu R t0

14 Rovný řez flexibilní nástroj Teoretický rovný řez pro AWJ drsnost povrchu získaná z povrchového napětí ravp 0 0 v 0. 0 Ra =0 ravp v preg= 0 Ra 0 = 0 Ra popt Ra E mat 0. 0 ra povrchové napětí získané při změně posuvové rychlosti řezné hlavy v preg Ra reg= Ra vpopt regulovaná rychlost posuvu řezné hlavy regulovaná drsnost povrchu

15 On-line řízení a automatizace AWJ Průběhy analyzovaných funkcí technologie s flexibilním hydroabrazivním nástrojem v závislosti na hloubce řezu h cut v semilogaritmických souřadnicích.

16 On-line řízení a automatizace AWJ Průběhy analyzovaných funkcí obou technologií v závislosti na hloubce řezu h cut, resp. po délce obrobku L c v semilogaritmických souřadnicích.

17 On-line řízení a automatizace Průběhy analyzovaných funkcí obou technologií v závislosti na posuvné rychlosti hydroabrazivní řezné hlavy v p [mm min - ], resp. na obvodové řezné rychlosti v c [m min - ] v semilogaritmických souřadnicích.

18 On-line řízení a automatizace AWJ AWJ technologie; závislost radiální drsnosti na hloubce řezu (Ra d, Rz d )=f (h cut ).

19 Topografické funkce Flexibilní nástroj Tuhý nástroj Ra Ra d= Ra log Ra 0 h Ra Rz = Ra Ra log d 0 h0 Ra0 Uváděné rovnice reprezentují topografické funkce Ra d a Rz d pro flexibilní nástroj hydroabrazivního dělení (AWJ). Ra =Ra 0 t d 0. Rz =Rz h 0 f 0 t d 0. h 0 f Rovnice prezentují souvislost mezi topografickými funkcemi pro tuhý nůž Ra t, Rz t a topografickými funkcemi pro flexibilní nástroj při analytické aproximaci rovnic pro posuv f.

20 Topografické funkce Závislost drsnosti třískového obrábění Ra t a Rz t na posuvu (Ra t, Rz t ) = f(f).

21 Topografické funkce Rz Ind = = t 0 rz 0. Rz d 0 f h poměrový index Ind rz f rz Rz t 8 R 0. t 000 C v =0 T h f v cfrz sk tc rz posuv f rz řezná rychlost v cfrz S =h f cfrz tc rz průřez třísky S cfrz F cfrz=pt Scrz řezná síla F cfrz

22 Topografické funkce Závislost posuvu a hloubky zabírky na finální drsnosti (f crz, h c ) = f(rz t ).

23 Topografické funkce obvodová rychlost třískového obrábění řezná síla F crz plocha řezu S c v =0 v crz Rt Tsk hc Rzt C 000 F =p crz t crz S 0. Rzt 8 Rt S crz=hc finální drsnost Rz t

24 Topografické funkce Závislost obvodové rychlosti třískového obrábění na finální drsnosti v crz = f (Rz t ).

25 Topografické funkce Závislost řezné síly a řezného napětí na finální drsnosti (F crz, p trz ) = f (Rz t ).

26 Topografické funkce Závislost plochy řezu na finální drsnosti S crz = f (Rz t ).

27 Dosažené výsledky Existence analyticky definovatelné podobnosti práce obou typů nástrojů v řezu. Nestabilita trajektorie směru průniku nástrojů flexibilního typu materiálem generuje relativně vysokou vlnitost a drsnost na obrobených plochách. Prezentovaná srovnávací analýza dokazuje, že v parametrech řezů lze dosáhnout typických výhod, které jsou vlastní tuhým nástrojům. Podle odvozených rovnic lze vyjmenované nevýhody dané flexibilitou nástroje eliminovat regulací posuvné rychlosti v reálném čase. Regulační rychlost je vysoká a dosahuje řádově mikrosekund a lze ji dosáhnout komplexní automatizací řízení obrábění.

28 Dosažené výsledky Řešení regulace rychlosti podle okamžitých hodnot vhodně zvoleného kontrolního nezávislého parametru. Nabízí se řízení podle okamžitých hodnot vibrací v bi = d(v b )/dt nebo akustických emisí a ei = d(a e )/dt na základě odvození příslušných řídicích funkcí v preg = f(v bi, a ei ). Pro rozvoj technologií s pevným pracovním nástrojem lze možné přínosy převzaté koncepce realizovat už v projektové fázi a to při: Při navrhování hlavních technologických parametrů podle konkrétních mechanických vlastností aktuálně obráběného materiálu. Také v řešení zákonitých příčin otupování břitů, způsobu automatizované kontroly a včasné výměny nožů, nebo v prodlužování životnosti nožů snižováním intenzity vibrací a tření z titulu generování nadměrné drsnosti pracovních ploch.

Závěr. Provedená srovnávací analýza vyjadřuje, jak důležitá může být funkce parametru drsnosti a dalších geometrických prvků topografie generovaných povrchů.

29 Závěr. Provedená srovnávací analýza vyjadřuje, jak důležitá může být funkce parametru drsnosti a dalších geometrických prvků topografie generovaných povrchů. Pro oba typy nástrojů zde drsnost povrchu zcela nově vystupuje jako společný jmenovatel mechanizmu práce.. Uplatnění podobnosti při řešení způsobu regulace pro automatizované řízení technologie s flexibilním pracovním nástrojem. Možné přínosy pro současně řešenou problematiku v technologiích s tuhým nástrojem. A to jak na kvalitativní, tak i na kvantitavní úrovni a v grafických závislostech.. Výhodou je kvantifikace a algoritmizace výpočtových kroků pro programy Excel a Matlab a jejich obecná platnost pro konkrétní materiál. Dále také možnost interaktivního matematického modelování procesu obrábění v obou technologiích.

Podobné dokumenty

Práce a síla při řezání

Práce a síla při řezání Poznámka: tyto materiály slouží pouze pro opakování STT žáků SPŠ Na Třebešíně, Praha 10; s platností do r. 2016 v návaznosti na platnost norem. Zákaz šíření a modifikace těchto materiálů. Děkuji Ing. D.