зношування їх робочих поверхонь і можливістю поломки. Період стійкості інструментів, розрахований за першим критерієм, наводиться в довідковій літературі. Відмова інструментів внаслідок їх поломки вивчений значно менше через стохастичного характеру процесу руйнування та необхідності проведення дорогих експериментів. У кращому випадку, є рекомендації по розрахунку критичної подачі або формули [18], для використання яких часто відсутня необхідна інформація.
Тим часом, достовірну інформацію про можливість руйнування інструменту можна отримати за допомогою математичного моделювання. Нижче розглядається можливість використання методу скінченних елементів (МСЕ) для прогнозування руйнування змінних багатогранних пластин (СМП) при різних умовах роботи.
При моделюванні СМП розбивали на ряди восьміузлових ізопараметричних елементів, розміри яких зменшувалися в міру наближення до вершини різця. У глобальній системі координат (Малюнок 7.1, а), осі і якої прив'язані до ріжучим кромок різця, складові сили різання в системі координат верстата, знайдені за формулами [11], представили в наступному вигляді:
В
де - складові сили різання, спрямовані вздовж осей;
- складові сили, що діють вздовж осей;
- складові сили, що діють вздовж осей. Знаки враховують напрямок дії зазначених сил.
До завдання умов докладання зовнішніх зусиль до вузлів кінцево-елементної сітки необхідно уточнити їх величину з урахуванням геометрії розглянутого інструмента та напрямки осей. При зміні положення СМП (див. малюнок 7.1, а) відбувається перерозподіл складових, що діють уздовж осей глобальної системи координат. Якщо передній кут або кут нахилу головної різальної крайки, то складові визначаємо за такими залежностями:
В В
.
Сили діючі на СМП, необхідно розбити на складові, докладені до відповідних вузлів. Було прийнято, що навантаження від сили різання у вузлах, розташованих на передній поверхні, розподіляється за законом
, br/>
де - максимальна питома сила різання по довжині l ріжучої кромки; x - координата поточної i-ої точки вздовж ширини b площадки контакту СМП зі стружкою [19]. p> У цьому випадку
,
де - середнє значення питомої сили.
Такий закон розподілу навантаження досить точно відповідає реальним умовам контакту СМП зі стружкою. Аналогічно знаходили розподіл навантаження у вузлах, розташованих на задньої поверхні СМП.
Крім сили різання, на СМП діє сила затиску, що виникає у вузлі кріплення, а також висока температура в зоні різання. Цю температуру, знайдену у вузлах звичайно-елементної сітки для різних умов різання, враховували при розрахунку напруженого стану СМП.
За нормальним і дотичним напруженням, отриманими в результаті розрахунків у вузлах звичайно-елементної сітки, можна визначити головні напруження, а потім - еквівалентні напруги, тобто одновісні розтягують напруги, відповідні розглядався складного напруженого Станом.
Проаналізуємо результати моделювання напруженого стану СМП з твердого сплаву Т15К6 при чорновому точінні сталі 45. Внаслідок дії контактних навантажень і температури найбільші напруження розтягу спостерігаються поблизу ріжучої кромки і близько вершини різця, а далі напруги поширюються з різною інтенсивністю по всій СМП. Високі напруги (особливо в тригранних СМП з отвором) спостерігаються вздовж допоміжної задньої поверхні. За межами зони контакту стружки з передньою поверхнею напруги приблизно в 2 рази менше.
Напруження, що виникають у однакових умовах різання близько вершини тригранної твердосплавної СМП, приблизно в 1,5 рази вище, ніж біля вершини квадратної СМП, при їх закріпленні L-подібним важелем (дані отримані при швидкості різання v = 150 м/хв, подачі s = 0,8 мм/об, глибині різання t = 7 мм і головному вугіллі в плані).
Методом лінійного регресійного аналізу була знайдена наступна залежність головних розтягуючих напружень в СМП від t, s, v і:. Значення показників ступеня, отримані при різних способах кріплення СМП, наведені в таблиці. Легко помітити, що найбільший вплив на напруги надає подача. br/>
Елемент кріплення СМП
a
c
d
k
m
Клин
В В В В В
Важіль
В В В В В
Прихват
В В В В В
Клин і прихват
В В В В В
Гвинт
В В В В В
Примітка. Дані в чисельнику дробів відносяться до квадратної СМП, в знаменнику - до тригранної.
Головні стискають напруги практично не залежать від форми СМП і способу її кріплення. Для квадратної і тригранної СМП їх розраховують відповідно за форм...
