morgot

Моделирование механической обработки.

Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, в какой программе будет более наглядно и проще произвести моделирование процесса резания ( зубодолбление или строгание ), нужно получить распределение внутренних напряжений в заготовке.

В программах буду разбираться с нуля, так что желательно что бы о программе было как можно больше информации и была попроще в освоении. 

Видел много программ по моделированию (  abaqus, Ls-Dyna, ANSYS ), может есть какие то другие, более простые программы для моих целей ? 

Share this post


Link to post
Share on other sites


ID: 2   Posted (edited)

   Здравствуйте!

   Много лет назад видел рекламу модуля T-FLEX для моделирования стружкообразования токарной обработки.

   Вообще, стружкообразование ближе к расчёту изменяемого твёрдого тела.
Я не много знаю в конечно-элементарном анализе, но думаю, что это две разных вещи.
Тем не менее, спецсофт для моделирования стужкообразования не только существует в Германии, но и стоит дорого, значит работает исправно. Цена 35 тыс Евро за лицензию. Попытки найти левую версию даже более лёгких систем привели к выходу на "разводящих" в самой Германии. 

 
   Компании с мировым именем занимаются данными расчётами. На конференциях такие вопросы задают. В России этого нет.
   А Вы, простите, кем будете, чтоб в такие дебри лезть? У Вас это рабочая задача или интересно в математику поиграть?

   Хотя видел у сверловщика в Малайзии, работающего на производстве углепластика армированного для авиации, ABAQUS. Он в нём рассчитывал напряженно-деформированное состояние материала при сверлении на операции, которую он выполнял. Цель была - понять при каких усилиях резания (осевая составляющая) будет происходить разрыв слоёв материала.

 

Илья

Edited by bob-ilya

Share this post


Link to post
Share on other sites

И как Вы видите общий порядок расчёта?

Усилия резания сможете вычислить? Знаете от чего они зависят? Изменение усилий резания в зависимости от скорости, распределение зон различной твёрдости по заготовке после термообработки.

Или Вы не префекционист и Вам эти параметры не важны?

Просто Вы сказали слово - "внутренних напряжений" ! Я правильно понимаю, что Вы имели в виду остаточные напряжения после резания? Или всё таки Вам интересны только деформации детали от сил резания?

Вы хотя бы в общем представляете, чем по усилиям резания будет отличаться (зубо)долбление от (не важно чего) строгания? Вообще знакомы с конструкцией режущего инструмента и знаете, какой именно будет использоваться?

Зависимость силы резания от притупления кромки Вам известна?

Если Вы не префекционист, то смело игнорируйте эти вопросы  считайте всё по "средней по больнице температуре".
Ответ буде ещё более средний. Если Вам для курсовой или дипломной работы, то именно так и надо делать.

А если до истины хотите докопаться, то мой Вам совет: изучите сначала CAE системы, как таковые. Когда узнаете, какие исходные данные для расчёта требуются, как вообще задать исходные данные правильно, то прикиньте, где Вы именно всё это возьмёте.
Это к тому, что обычные CAE системы Вам помогут только деформации от сил резания посчитать.
А остаточные напряжения, чтоб Вы понимали могут быть, как растяжения, так и сжатия.

Если сами догадаетесь, как получаются те или иные, то догадаетесь, как дальше быть.

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я инженер технолог в станкостроении, поэтому основные параметры металлорезания известны, все расчеты проведены и данные известны. Сейчас учусь в аспирантуре и собираюсь произвести моделирование, затем эксперимент на станке, потом сравнить полученные результаты. В Конечном итоге должна получиться зависимость внутренних напряжений ( или как вы правильно сказали остаточных напряжений) от износа инструмента. 

И так, как ранее с такими программами не работал, интересна та, с которой не так сложно будет начать и которая удовлетворяла бы моим запросам.

Share this post


Link to post
Share on other sites
собираюсь произвести моделирование, затем эксперимент на станке, потом сравнить полученные результаты

Если не секрет, как планируется оценивать остаточные напряжения в эксперименте?

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 6   Posted (edited)

Не секрет ) Неразрушающим методом анализа ( приборчик называется СИТОН, какая модель не помню ).


Edited by morgot

Share this post


Link to post
Share on other sites

для этого дела deform 3d заточен

а конкретнее -- в нем модуль machining

там и силы резания считаются (встроенные методики) и напряжения и температура в зоне резания моделируется и еще много всего

 

 

вот на вскидку рекламка: http://www.deform.com/wp-content/uploads/2014/08/3D_machining_brochure.pdf

 

вот пример по точению (Вам надо grooving использовать):

http://home.zcu.cz/~sbenesov/PDF/DEFORM3D_Machining/3dMachining(turning)Lab.pdf

 

ну а тут, к слову, наука: http://www.ijsimm.com/Full_Papers/Fulltext2012/text11-2_65-76.pdf

 

вообще информации много

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

для этого дела deform 3d заточен

а конкретнее -- в нем модуль machining

там и силы резания считаются (встроенные методики) и напряжения и температура в зоне резания моделируется и еще много всего

 

 

вот на вскидку рекламка: http://www.deform.com/wp-content/uploads/2014/08/3D_machining_brochure.pdf

 

вот пример по точению (Вам надо grooving использовать):

http://home.zcu.cz/~sbenesov/PDF/DEFORM3D_Machining/3dMachining(turning)Lab.pdf

 

ну а тут, к слову, наука: http://www.ijsimm.com/Full_Papers/Fulltext2012/text11-2_65-76.pdf

 

вообще информации много

Спасибо за дельный ответ !

Share this post


Link to post
Share on other sites

   Добрый день!

   Насчёт Deform соглашусь - лучше трудно представить. Видел более специализированную для фрезерования, но её не скачать и не найти в России. Да и адаптация расчёта под долбление и стогание под вопросом. А тут готовый решатель. НО!

     Вопрос:

     Я так понимаю, Вы расчётом напряженно-деформированного состояний впервые занялись? И соответственно, Вам пока сам процесс интересен? Такие вопросы, как объективность расчёта и адекватность исходных данных пока не интересуют. Тем более Вы говорите выше ... "все данные известны". Значит вопрос у Вас пока нет. Извините, что лезу в не своё дело, но уж очень интересно,

 

1 - как Вы собираетесь учитывать в моделировании износ режущей кромки? В описании софта видел пока только номинальную величину износа БЕЗ УКАЗАНИЯ ТИПА, НАПРАВЛЕНИЯ И ПРОЧИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗНОСА. Иными словами, износ в примере задаётся, как радиус некой величины. В действительности такого радиуса быть не может. Да и те пластины, которые там представлены, также не изготавливаются без радиуса скругления кромки. Их, конечно, шлифуют при необходимости, создавая тем самым, нулевое скругление, но величина притупления кромки 0,1 мкм, как это показано в примере, на мой взгляд утопична!

   Аргументирую: пластины из твёрдого сплава. Минимальные размеры зёрен кристаллов карбида вольфрама порядка 0,2 мкм.

Случайные вкропления мелких зёрен - не считаются, их почти нет! Факт же, что сплав в примере был с зёрнами 0,5...0,8 мкм с вкроплениями зёрен до 1 мкм. Давайте фото в примере посмотрим. Там видно. Хотя я не измерял. Шлифовка любая не даст абсолютно острой режущей кромки. Да она и не нужна! Т.е . кристаллы осыплются на уголке режущей кромки если не при заточке её, то при первом касании с обрабатываемым материалом. НЕ ДАРОМ, средний радиус скругления режущей кромки у таких пластин 50 мкм.

     Если тема интересна, могу рассказать точнее.

     Если думаете, что лезу в непонятные дебри, то скажу.

     Вернулся из Китая: там любой мастер на производстве режущего инструмента, даже на местных фабриках, работающих ТОЛЬКО на Китайских потребителей в деталях знает этот вопрос и в деталях готов ответить, где какие радиуса скруглений кромок они делают либо не делают. Точнее, они технологически обеспечиваются на дешевом инструменте. Кое где даже машины есть для этих измерений, да ещё и в термоконстантных помещениях! И с кем не поговори, даже через двух переводчиков (с русского на английский далее на китайский) везде все прекрасно знают, что на режущей кромке происходит!

     Так что Вам, как аспиранту готов раскрыть коммерческие тайны китайских гаражей по производству прецизионного высокопроизводительного инструмента и, одновременно, ремонту мопедов между станками с роботами-загрузчиками.

 

2 - как рассчитываются усилия резания в Вашей задаче теоретически (без Deform 3D)?

     И, ГЛАВНОЕ, какая методика вычисления усилия резания действительного на станке?????

   Так понимаю, амперметр на клеммы электродвигателя поставите и по показаниям его получите действительную мощность потребляемую двигателем. Это проделаете в рабочем состоянии при резании и в холостом без нагрузки. Школьной формулой, зная скорость резания посчитаете, какое усилие резания будет. Деление мощности на скорость даёт усилие. Вычитая из данных полученных под нагрузкой, данные холостого режима, получите рабочее усилие. (НЕЗАБУДЬТЕ про холостую мощность станка! Есть случаи, что и до 40% мощности от потребляемой двигателем, тратится на холостом режиме, а 25...30% - это обычное дело) Это позволит учесть КПД станка куда точнее чем абстрактные 75...90%. Часть мощности тратится на вращение заготовки и инструмента. Это уже труднее учесть. Но более точного метода пока не придумано?

     В таком случае, куда девать маховик станка, который приведённый момент инерции передаёт равномерно на инструмент? Таким образом, у долбёжного станка амперметром модно получить только некое среднее из усилий резания и усилия возврата инструмента. А усилие на возврате не малое в виду большого ускорения.

Или имеете прибор, который можно установить на штоссель долбёжного станка и снимать показания во время работы с высокой точностью? Мне просто очень интересно! Уж будьте добры, не дайте умереть от любопытства! По ночам думаю!

     В своё время для фрезерования хотели подобную вещь приобрести. Когда узнали цену, решили, что больше не хотим, хотя такие датчики делаются и, соответственно, кем-то покупаются, и соответственно, кем-то используются, даже при стоимости близкой к стоимости станка, и соответственно, индустрия таких испытаний в Буржу-индии имеется!

   

3 - Мне, как бывшему коллеге по зубообработке (лаборатория зубоообработки центральной заводской лаборатории механической обработки, инженер-исследователь), скажите пожалуйста, при долблении долбяк снимает шаг за шагом припуск по высоте зуба, да ещё и местами с двух сторон сразу. Так вот вопрос - при полностью удачном эксперименте и сходимости результатов моделирования с фактом, прибор по измерению напряжений в материале сможет выявить разброс таковых на площадке размером близким к величине подачи долбяка. Это для того чтобы понять, как складываются таковые  от двух соседних ходов инструмента. Ведь в середине стружки по направлению подачи - усилия и напряжения одни, а по краям - совсем иные, до противоположных. А далее - второй ход и некое наложение деформаций. Пластические деформации дают остаточные напряжения. Но ещё ведь, и температурные процессы приводят к перераспределению остаточных напряжений. ВОБЩЕМ, интересно!
   Желая удачи в этом не лёгком труде, готов поддержать в сложных вопросах имеющих отношение к резанию металлов, как и китайские инженерные центры это делают для свих фабрик. (ПРИКОЛ: :biggrin: Они, кстати, спрашивают ещё в каких CAM системах работают потребители-заказчики. И только после этого оценивают проект по инструменту. Для них критически важно даже программирование обработки в той или иной САПР, т.к. это влияет на траектории, а они на нагрузки и само резание. Так что я не одинок в своих крышесносах. Присоединяйтесь!

  
 

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

да, вопрос подняли интересный

тоже многое хотелось бы узнать

 

по поводу износа -- тема вообще темная, т.к. их (видов износа) бывает разных по своей природе, это любой студент-технолог знает

радиус 0.05мм (с этим радиусом идет подавляющее большинство твердосплавных пластинок) очень быстро заканчивается :)

кроме того, в зависимости от геометрии пластин, материала и режимов изнашивается кромка и передняя и/или задняя поверхности что в вою очередь здорово влияет на силы резания

вот тут как раз и начинается цирк

 

вообще эта тема построена сугубо на экспериментах и все мат.модели эмпирические,

т.е. вы получите формулу график которой повторит экспериментальные точки но не более того.

эта формула не объяснит природы самих явлений!!!

а соответственно если хоть чуть-чуть меняются условия эксперимента (другой материал, покрытие, геометрия, режимы и пр. -- комбинаций миллионы)

приходиться делать опять серию экспериментов и выводить новые зависимости и т.д. -- на этом построены все советские справочники по режимам резания для технологов, которых на тысячи страниц и сотни кандидатских наплодили

 

если Вы хотите идти по этому пути -- тогда "дорожка уже давно протоптана" и проблем не будет

если что-то новое придумали -- то поделитесь, это действительно очень интересно!!!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну в общем, да, данной темой впервые занялся и пока вся данная задумка в стадии зародыша, думаю в дальнейшем появятся огромное количество вопросов.

Из выше написанного я так понимаю, что итоги моделирования будут для идеальных состояний? 

методика вычисления усилия резания на станке - данный вопрос честно говоря пока не продумывал (будет думать). Без данного вычисления, как я понимаю моделирование близкое к реальному процессу будет невозможно провести ? 

На счет ваших сомнений - большое спасибо, буду рад слышать и в дальнейшем обоснованную критику и буду надеяться на ваши советы в будущем ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну в общем, да, данной темой впервые занялся и пока вся данная задумка в стадии зародыша, думаю в дальнейшем появятся огромное количество вопросов.

Из выше написанного я так понимаю, что итоги моделирования будут для идеальных состояний? 

методика вычисления усилия резания на станке - данный вопрос честно говоря пока не продумывал (будет думать). Без данного вычисления, как я понимаю моделирование близкое к реальному процессу будет невозможно провести ? 

На счет ваших сомнений - большое спасибо, буду рад слышать и в дальнейшем обоснованную критику и буду надеяться на ваши советы в будущем ;)

 

 

более того скажу -- мы на кафедре тех.маша постоянно проводим лабораторки по измерению усилий резания (при точении и сверлении)

со справочными данными очень отдаленно совпадает, иногда цифры получаются вообще не в тему

Вы возьмите пару книжек разных авторов и попробуйте подсчитать -- результат вообще не совпадет :)

 

кроме того, посмотрите как расчеты ведут буржуи (благо есть много англоговорящих справочников по машиностроению в сети)

а про каталоги различных инструментальных фирм я вообще молчу-- у них даже классификация материалов разная, не то что методики расчетов

 

в общем Вы толкнетесь с проблемами:

1) не будет однозначных теоретических моделей которые дадут одинаковый результат, т.е. разброс реальных цифр от справочных составит порядка 20-50%

2) измерение в процессе резания (скорее всего удастся замерить опосредованный величины, например мощность или крутящий момент, а потом делать пересчет) бо измерительные девайсы очень дорого стоят

3) мат.обработка -- построить модель которая хоть что-т объясняет, а не просто набор интегралов для украшения диссера???

на конечный результат влияет очень много факторов (до сотни) и их комбинаций и вычленить что самое главное + определить адекватную функцию -- это тоже своего рода искусство

 

в общем, успехов Вам!

Share this post


Link to post
Share on other sites
более того скажу -- мы на кафедре тех.маша постоянно проводим лабораторки по измерению усилий резания (при точении и сверлении) со справочными данными очень отдаленно совпадает, иногда цифры получаются вообще не в тему

у меня вопрос дилетанта, а с каталогами инструментальных фирм ваши измерения совпадают, а то не знаешь уже кому и верить

Share this post


Link to post
Share on other sites

не ищите однозначного ответа -- у всех все буде по-разному!

 

импортными пластинами на лабораторках не режем бо дорого

а для студентов используем из старых запасов ВК9 и Т15К6 -- похоже на более-менее современном производстве это уже не актуально

 

тут сборище разных каталогов -- посадите студентов, пусть сравнивают :)

http://mip.zavod-vtuz.ru/seco/20-spisok/280-spisok-katalogov-v-imk-baza-znanij

 

ближе всего к вашим задачам будут те фирмы, которые все расчеты ведут через удельные силы резания (например, тот же dormer или sandvik)

у них сила -- это давление на площадь, т.е. хоть что-то из сопромата,

в отличие от остальных, где формула силы -- это просто какая-то непонятная степенная функция

 

а вот пример того, какая измерительная установка у Вас должна быть 

http://www.technovolt.ro/cataloage/kistler/DINAMOMETRE%20%20FIXE%20SI%20ROTATIVE.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну в общем, да, данной темой впервые занялся и пока вся данная задумка в стадии зародыша, думаю в дальнейшем появятся огромное количество вопросов.

Из выше написанного я так понимаю, что итоги моделирования будут для идеальных состояний? 

методика вычисления усилия резания на станке - данный вопрос честно говоря пока не продумывал (будет думать). Без данного вычисления, как я понимаю моделирование близкое к реальному процессу будет невозможно провести ? 

На счет ваших сомнений - большое спасибо, буду рад слышать и в дальнейшем обоснованную критику и буду надеяться на ваши советы в будущем ;)

   В описании Приложения Deform-3D сказано, что расчёт усилий резания производится.

   Вопрос именно в форме лезвия и характере и величине износа. Расчёт первично производится для кромки с износом близким к нулю. Дальше я не смотрел. Однако, то что эта величина по умолчанию задаётся так, говорит о расчёте для абсолютно острой кромки, что на самом деле возможно. Далее можно пробовать считать с бОльшим износом. Но, как я заметил, в примере только для режущей кромки показаны усилия. Считаем, что они такие-же и на стружке...? в зоне резания.

    Вопрос об объективности расчёта:

    Стружка имеет определённую форму, шероховатость и цвет. Это её параметры для визуального контроля процесса резания. Данные параметры объективно показывают состояние режущей кромки, течение износа и общее состояние процесса. В учебниках для фрезеровщиков такие данные могут быть. У меня на работе все наладчики отлично в этом ориентируются. Прижоги видят, рваная ли стружка и прочее. Итого: производите моделирование, смотрите форму стружки. Далее на станок за стружкой. Она естественно будет разной на каждом проходе по глубине. Т.к. Вас интересуют остаточные напряжения в материале именно после последнего прохода, то, советовал бы Вам провести обработку детали именно после снятия почти всего припуска. После предварительной обработки почистить станок. Это не зазорно. Все наладчики это делают. Далее снова обработка самого последнего слоя - ТОЛЬКО ОДИН ПРОХОД. В общем, стружку с последнего прохода получите. Далее - ЛУПА, желательно. Т.к. стружечка от быстрореза тонкая обычно. И сравнение расчётной формы стружи с настоящей со станка. Если совпадают, то скорее всё оформляйте и бегом к преподавателю! Расчёт верен! УРА!

    Дело в том, что деформации и геометрия = это то, что мы можем измерить объективно. В данном случае форма стружки. Она то и покажет Вам совпадение или не совпадение с результатами моделирования.

   Если они не совпадают - тоже хорошо, т.е. это опыт, который необходим.

    Расчёт действительных усилий на станке зачем Вам? Сравнить с чем-то?

Как ранее говорил, они очень зависят от скорости резания. Тем более, усилие резания это такая-же общая величина. Стружка же имеет сложную форму. Т.е. давление на неё везде разное, т.к. разное её сопротивление.

   До сих пор не понятно, термообработка какая и на какую глубину? Цифры не интересны. Интересен разброс значений. Если конечно, таковая проводилась до обработки зубьев резанием. Полагаю, что термообработка в данной технологии идёт до резания, т.к. Вы предметно интересуетесь остаточными напряжениями в материале на поверхности зубьев. Но все эти напряжения устранятся при термообработке или изменятся после прикатки. Соответственно, Вам интересно понять, как это всё влияет на долговечность зубьев? Дело то всё в том, что если разброс твёрдости есть, то есть разброс усилий резания по длине рабочего хода инструмента. И форма стружки при этом, также будет меняться. Так что следует быть внимательными к такому фактору. Сам ошибался. Зато у меня наладчики не дают соврать. Приборчик имеют переносной, а он всё показывает.

    Не забудьте зайти на страницу вКонтакте по Deform-3D. Там грамотны сотрудники. Они обработке давлением и расчётам по ГОД - специалисты. Возможно, что и в холодной обработке резанием подскажут. Кроме того, !!!!!  строгание из-за малых скоростей резания можно сравнить с обработкой давлением. Так что эти аналогии могут быть полезны.

    А именно вопросы связанные с работой самого приложения DEFORM лучше всего там спросить! https://vk.com/club23819058

 

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

http://ie.rutgers.edu/resource/research_paper/paper_07-018.pdf

Описание работы по микрофрезерованию.

 

http://www.artech-eng.ru/index.php/deform/34.html

Сайт, где ссылки для скачивания разных примеров решения.

 

http://www.artech-eng.ru/images/stories/Stat/DEFORM/KPI1.pdf

можно глянуть, хотя не лучше Индийской работы, представленной в самых первых комментариях.

 

Simulation of Tool Wear Effects on White

Layer Formation in Carbon Steel -

статья в этих примерах про износ инструметна.

И другое там есть.

 

На САПР2000 есть уже темы по моделированию фрезерования

http://cccp3d.ru/topic/49641-modelirovanie-frezerovaniia-vsf/

и не только  - посмотрите если нужно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.