Mechanische Analyse van het Diepe Gat Machinaal bewerken en Simulatie van het Boren Proces

Samenvatting: Diep gat het machinaal bewerken wordt overlapt onder de gesloten vensterbankstaat, en de scherpe voorwaarde van het hulpmiddel kan niet direct worden waargenomen. Het metaalplastiek die mis*vormen-3D wordt simulatiesoftware vormen gebruikt om het diep gat het boren proces met de eindige elementenmethode dynamisch te simuleren, de temperatuur te voorspellen en veranderingen in het verwerkingsproces te beklemtonen, de veranderingen van temperatuur en gelijkwaardige spanning onder verschillende het boren parameters, en de veranderingskrommen van scherpe temperatuur te verkrijgen en gelijkwaardige linkerkracht te vergelijken onder verschillende scherpe snelheden. De resultaten tonen aan dat de scherpe temperatuur met de verhoging van de scherpe diepte stijgt, en geleidelijk aan stabiel neigt te zijn; De scherpe temperatuur is evenredig aan de scherpe snelheid, terwijl de effect kracht niet veel met de verandering van scherpe parameters verandert.

Sleutelwoorden: diep gat Rugong; D eform -3D; Boring
Diep gat het machinaal bewerken is één van de moeilijkste processen in gat het machinaal bewerken, en diep gat wordt de stevige het boren technologie gezien als de belangrijkste technologie van diep gat machinaal bewerkend technologie. Het traditionele verwerkingsprocédé is tijdrovend en arbeid-intensief, en de precisie van diep gatenverwerking is niet hoog, zijn er ook het probleem van frequente hulpmiddelverandering en het risico van hulpmiddelbreuk [1]. De kanonboring is momenteel een ideaal verwerkingsprocédé. Tijdens diep gatenverwerking, is de boorpijp dun en lang, gemakkelijk te doen afwijken, trilling produceren, en de geproduceerde hitte en scherpe schouder is niet gemakkelijk te lossen. Het is niet mogelijk de scherpe voorwaarde van het hulpmiddel direct om waar te nemen. Momenteel, is er geen ideale manier om de de temperatuurverandering en distributie in het scherpe gebied in realtime [w] te controleren. Slechts kan de ervaring worden gebruikt om te beoordelen of het scherpe proces door te luisteren aan het scherpe geluid normaal is, lettend op de spaanders, wat betreft de trilling en andere verschijningsfenomenen.

De laatste jaren, met de snelle ontwikkeling van de technologie van de computerhardware en numerieke simulatie, verstrekt de simulatietechnologie een efficiënte wetenschappelijke en technologische manier om dit probleem [4] op te lossen. De simulatieboring is van grote betekenis voor het verbeteren van de de de het machinaal bewerken nauwkeurigheid, stabiliteit en efficiency van diepe gaten. Momenteel, kunnen sommige geleerden het verwerkingsproces onrechtstreeks beoordelen of vooraf voorspellen door één of andere geavanceerde meetmethoden en softwareanalyse. Bijvoorbeeld, Ding Zhenglong van de Universiteit van Xi'an Jiaotong en andere geleerdenopstelling kon een online metingsplatform om de binnendiameter van diepe gaten [5] te meten, maar verwerkingsproces niet online worden gecontroleerd; sommige ingenieurs verbeterden de verwerkingstechnologie van diepe gaten door de traditionele structuur van de werktuigmachine te veranderen. Bijvoorbeeld om de scherpe schouder te verhinderen de gatenmuur na verwerking te krassen, werd de werktuigmachineas gebruikt in een omgekeerde structuur, en het zelfgewicht van de scherpe vloeistof en de scherpe schouder werd gebruikt om de spaanders regelmatiger van de V-vormige groef van de boorpijp [6] en andere maatregelen gelost te maken, effectief het boren kwaliteit verbeteren.

In dit document, wordt het rm-3D het metaalplastiek die van Def 〇 simulatiesoftware vormen gebruikt om het het boren proces dynamisch te simuleren; De temperatuur en spanningsveranderingen onder verschillende scherpe snelheden worden verkregen, en het verwerkingseffect van diep gat wordt vooraf voorspeld, dat een basis voor het ontwerp en de implementatie van het koelmiddel van de diep gatenverwerking vormt.

1. Het werk principe en het boren technologie van kanonboor
1.1 het werk principe van kanonboor
De kanonboor is het belangrijkste hulpmiddel om diepe gaten machinaal te bewerken. Het heeft de kenmerken van goede nauwkeurigheid en lage oppervlakteruwheid na één boring [7]. De basisstructuur van kanonboor wordt getoond in Figuur 1.
Figuur 1 Basisstructuur van Kanonboor
De kanonboor bestaat uit hoofd, boorpijp en handvat. Het hoofd is het essentiële onderdeel van de gehele kanonboor, die over het algemeen van gecementeerd carbide wordt gemaakt. Er zijn twee types: integraal type en gelast type, dat gewoonlijk gelast met de boorpijp zijn. De boorpijp van kanonboor wordt over het algemeen gemaakt van speciaal legeringsstaal en thermisch behandeld om het te maken goede sterkte en starheid hebben, en moet voldoende sterkte en hardheid hebben; Het handvat van de kanonboor wordt gebruikt om het hulpmiddel aan de werktuigmachineas aan te sluiten, en ontworpen en volgens bepaalde normen vervaardigd.

1.2 kanon het boren proces
Tijdens verrichting, wordt het handvat van de kanonboor vastgeklemd op de as van de werktuigmachine, en het boorbeetje gaat het werkstuk door het gidsgat of gidskoker voor het boren in. De unieke structuur van het boorblad speelt de rol van zelfbegeleiding, die de scherpe nauwkeurigheid verzekeren. Verwerk eerst het proefgat, en bereik dan 2~5 m m op het proefgat bij een bepaalde voersnelheid, d.w.z., het punt in Figuur 2. Tegelijkertijd, open het koelmiddel door intercooling; Het begin die bij normale snelheid na het proefgat machinaal bewerken wordt bereikt. Tijdens het het machinaal bewerken proces, keur elke keer het intermitterende voeden, en voer goed! diepte 2 die, diep gat en korte schouder realiseren; Wanneer het machinaal bewerken wordt gebeëindigd en de entiteit verlaat, trek eerst het hulpmiddel bij een snelle snelheid terug aan een bepaalde afstand van de gatenbodem, dan uitgang het proefgat bij met lage snelheid, en verlaat definitief snel de het het machinaal bewerken werkstuk en draai van het koelmiddel. Het gehele proces wordt getoond in Figuur 2. De gestippelde lijn in het cijfer vertegenwoordigt snel voer, en de stevige lijn vertegenwoordigt langzaam voer.

2. Analyse van diep gat het boren kracht
Vergeleken met andere methodes om metaal te snijden, zijn het meest significante verschil tussen diep gatenboring en andere methodes om metaal te snijden dat diep gat het boren het plaatsen en de steun van het gidsblok gebruikt in de gesloten holte te boren. Het contact tussen het hulpmiddel en het werkstuk is niet het enige contact van blade+91, maar ook het contact tussen het extra gidsblok op het hulpmiddel en het werkstuk.
Zoals aangetoond in Figuur 3. De diep gatenboor is samengesteld uit drie delen: scherp hulpmiddellichaam, snijderstand en gidsblok. Het snijderslichaam is hol. De scherpe schouder gaat van het vooreind en de lossingen binnen door de holte van de boorpijp. De achterdraad wordt gebruikt om aan de boorpijp te verbinden. De belangrijkste snijkant op de snijderstanden is verdeeld in twee, namelijk, de buitenrand en de binnenrand.
Nemend het kobalt in het diepe gat van de multiblad binnenschouder als voorbeeld, zijn het hulpblad en twee gidsblokken op dezelfde omtrek, en de three-point vaste geleide cirkel is zelf. De kracht op het wordt geanalyseerd. Het vereenvoudigde mechanische model wordt getoond in Cijfer

4. (1) snijdende kracht F. De knipselkracht op diep gatenhulpmiddelen kan in wederzijds loodrechte divergerende krachten F, en radiale krachten F, en askracht worden ontbonden de radiale kracht direct zal leiden tot hulpmiddel buigende misvorming, de asslijtage van de werktuigen van krachtverhogingen, terwijl de divergerende kracht op snijkant hoofdzakelijk torsie veroorzaakt. Tijdens verwerking, hoopt men altijd om de askracht en de torsie zoveel mogelijk op het gebouw te verminderen van het verzekeren van de de verwerkingskwaliteit en efficiency. Over het algemeen, is de levensduur van het hulpmiddel direct verbonden met de askracht en de torsie. De bovenmatige askracht maakt het boorbeetje gemakkelijker te breken, en de bovenmatige torsie zal ook de slijtage en de onderbreking van het hulpmiddel versnellen tot het wordt afgedankt [1 °].
(2) wrijving F. De wrijving/and/2 wordt geproduceerd wanneer het gidsblok met betrekking tot de gatenmuur roteert; De aswrijving tussen het gidsblok en de gatenmuur wanneer het zich langs de as is/lu en 7L beweegt;
(3) de uitdrijving dwingt de uitdrijvingskracht wordt veroorzaakt door de elastische misvorming van de gatenmuur. De uitdrijvingskracht tussen het gidsblok en de gatenmuur is M en ^ 2. Volgens het principe van het saldo van het krachtsysteem, kan men weten dat:
Waar: is de resulterende kracht van verticale scherpe kracht; F. Is de resultante van de radiale scherpe kracht; F is de resultante van perifere scherpe kracht. Veronderstellend dat slechts de coëfficiënt van de Coulombwrijving wordt overwogen, zijn de aswrijving en de perifere wrijving op het gidsblok gelijk. Het kan door experiment recht zijn
Verbind de torsie M en F gemeten tijdens diep gatenverwerking.
Voor een bepaald boorbeetje, is zijn nominale diameter en de positiehoek van het gidsblok wordt bepaald. Bovendien is de empirische askracht van de scherpe kracht de helft van de belangrijkste scherpe kracht. Door de bovengenoemde formule samen te stellen, kunnen de scherpe krachtcomponenten en de kracht op het gidsblok worden berekend.

3. Het boren simulatie van kanonboor
De diep gatenboring van binnenschouder wordt uitgevoerd in een gesloten of semi gesloten voorwaarde. De scherpe hitte is niet gemakkelijk te verspreiden, is de schouder moeilijk te schikken, en de starheid van het processysteem is slecht. Wanneer het koelmiddel in boring wordt geproduceerd niet het scherpe gebied kan ingaan, resulterend in het slechte koelen en smering, zal de hulpmiddeltemperatuur scherp toenemen, versnellend slijtage van de werktuigen die; Met de verhoging van de het boren diepte, stijgt het hulpmiddeloverhangend gedeelte, en de starheid van de het boren dalingen van het processysteem. Al deze brengen sommige speciale eisen ten aanzien van het diep gat het boren proces met interne spaanderverwijdering naar voren. Dit document voorspelt de hitte en de scherpe die kracht in het knipselproces door de reproductiesimulatie wordt geproduceerd van de daadwerkelijke verwerkingsvoorwaarden, die een basis vormt om het diep gat het boren proces te optimaliseren. 3.1 de definitie van het boren parameters en de materiële eigenschappen MISVORMEN zijn een reeks van het eindige element gebaseerde systeem van de processimulatie om metaal te analyseren vormt proces. Door het gehele verwerkingsproces op de computer te simuleren, kunnen de ingenieurs en de ontwerpers de ongunstige factoren vooraf voorspellen onder diverse arbeidsvoorwaarden en effectief het verwerkingsproces nM2] verbeteren. In dit document, wordt de 3D modelleringssoftware Pm/E gebruikt om het model van het simulatiehulpmiddel te trekken, en het model wordt bewaard aangezien het STL-formaat in Defo rm - 3 D. wordt ingevoerd. De vastgestelde scherpe parameters en de voorwaarden worden getoond in Lijst 1.
(1) het plaatsen van arbeidsvoorwaarden: selecteer het boren aangezien het het machinaal bewerken type, de eenheidsnorm Si is, invoeren de scherpe snelheid en het voertarief, de omgevingstemperatuur is 20t: , is de wrijvingfactor van de oppervlakte van het werkstukcontact 0,6, is de coëfficiënt van de hitteoverdracht 45 W/m2. 0C, en het thermische smelten is 15 N/mm2/X.
(2) het plaatsen van hulpmiddel en werkstuk: het hulpmiddel is stijf, is het materiaal staal 45, is het werkstuk plastic, en het materiaal is WC-carbide.
(3) reeks het verband tussen voorwerpen: De hoofdslavenverhouding van D e FO rm is dat het stijve lichaam het belangrijkste deel is en het plastic lichaam de slaaf is, zodat is het hulpmiddel actief en het werkstuk wordt gedreven.
Lijst 1 Belangrijke Parameters van Werkstuk en Hulpmiddel
om de invloed van verschillende procesparameters op de veranderingen te vergelijken van temperatuur, spanning en spanning in het knipselproces, wordt de simulatie uitgevoerd onder verschillende het boren parameters zoals aangetoond in Lijst 2, en de resultaten worden waargenomen.
Lijst 2 Kanon het boren parameters

3.2 het boren simulatie en resultaatanalyse
(1) temperatuur
Het grootste deel van de energie in om metaal te snijden wordt verbruikt wordt omgezet in thermische energie die. Deze hitte veroorzaakt de temperatuur van de scherpe streek om toe te nemen het beïnvloedt direct de slijtage van de werktuigen, machinaal bewerkend nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van het werkstuk. In hoge snelheid wrijving en de breuk om metaal te snijden, maken de strenge lokale temperatuurstijging aan zeer op hoge temperatuur van een korte tijd. In kanonboring, komt de hitte hoofdzakelijk uit de misvorming van de schouder om metaal te snijden, de wrijving tussen het stootkussen van de boorsteun en het stootkussen van het werkstukgat, en de wrijving van de scherpe schouder op het gezicht van de hulpmiddelhark [13]. Al deze hitte moet door de scherpe vloeistof worden gekoeld. Door het het boren proces te simuleren, worden de temperatuurveranderingen in het contactgebied van het werkstuk bij verschillende snelheden en het voer verkregen. Deze gegevens vormen een ontwerpbasis om het koelsysteem tijdens diep gat het machinaal bewerken te optimaliseren. wegens de hoge prestatie-eisen van de computer voor het simuleren van het boren proces, neemt het oud om het volledige proces van de gatenverwerking te simuleren. Door de stapgrootte van het boren simulatie te plaatsen, wordt de diepte van simulatie gecontroleerd om stabiele verwerking te bereiken.
De simulatievoorwaarde die het aantal simulatiestappen plaatsen wordt geplaatst aangezien 1000, het aantal stappen van het simulatieinterval worden geplaatst aangezien 50, en het gegeven automatisch elke 50 stappen worden bewaard; Mis*vormen-3D keurt de aanpassingstechnologie van de netwerkgeneratie goed. Het werkstuk is een plastic lichaam. De netwerkgeneratie wordt gebruikt om de scherpe kracht te berekenen. Het absolute elemententype wordt getoond in Figuur 5, en de simulatieresultaten worden binnen getoond

Lijst 3.
Fig. 5 Eindig elementenmodel en het boren proces van diep gatenboor
Lijst 3 Gegevensverzameling van Scherpe Snelheid en Temperatuur met Stappen
Door de gegevens in Lijst 3 te analyseren en te verwerken, worden de krommen van de temperatuurverandering van het werkstuk scherpe gebied met het aantal stappen onder drie arbeidsvoorwaarden verkregen zoals aangetoond in Figuur 6.
Fig. 6 toont aan dat de het boren snelheid een grote invloed op de temperatuur van het gebied van het werkstukcontact heeft. Aan het begin van boring, beginnen het boorbeetje en het werkstuk te contacteren, en het voertarief is groot. Het scherpe effect van het hulpmiddel op het werkstuk veroorzaakt de aanvankelijke temperatuur om zeer te veranderen en snel toe te nemen. Aangezien de boring stabiel neigt te zijn, wordt de kromme over het algemeen zacht maar nog schommelt, wat voor diep gatenverwerking normaal is. Omdat de diameter van het boorbeetje klein is en het voertarief groot is, zal de trilling voortduren.
Het kan ook van Fig. 6 worden gezien dat het boren de snelheid een grote invloed op temperatuur heeft. Aangezien de snelheid stijgt wordt de het boren temperatuur hoger en hoger. Van de resultaten van het eindige elementenmodel, komt de maximumdietemperatuur bij verschillende het boren snelheden wordt geproduceerd in het lokale misvormingsgebied voor dichtbij het boorpunt, omdat dit is waar de plastic misvorming en de wrijving van de hulpmiddelschouder geconcentreerd zijn.
Fig. 6 Variatiekromme van de Temperatuur van het Contactgebied met Scherpe Snelheid

(2) gelijkwaardige spanningsdistributie
Von Mises-de spanning is een gelijkwaardige die spanning op de energie van de scheerbeurtspanning en een opbrengstcriterium wordt gebaseerd. Na de introductie van gelijkwaardige spanning, geen kwestie hoe complex de spanningsstaat van het elementenlichaam is, kan het als spanning worden verondersteld wanneer het dragen van een eenrichtingsspanning op de numerieke waarde. Het overeenkomstige verband tussen de gelijkwaardige spanning en de gelijkwaardige die spanning uit de analyse wordt denkt verkregen na het werk het verharden van het werkstukmateriaal door plastic misvorming door eindige elementenanalyse de gelijkwaardige spanning wordt veroorzaakt van kanonboor bij verschillende het boren snelheden wordt verkregen verandert. Het simulatieinterval is 50 stappen, en de resultaten worden automatisch bewaard elke 50 stappen, zoals aangetoond in Lijst 4.

Lijst 4 Gegevensverzameling van Scherpe Snelheid en Gelijke Kracht met Stappen
De analyse van het verband tussen de gelijkwaardige spanning en het aantal stappen wordt getoond in Figuur 7. Men kan zien dat de verschillende assnelheden weinig invloed op de gelijkwaardige spanning van het werkstuk tijdens verwerking, hebben en binnen een bepaalde waaier schommelen, maar de tendens van de maximum gelijkwaardige spanningsverandering in de drie verwerkingsomstandigheden is zeer gelijkaardig.
De kromme in Figuur 7 van het boren gelijkwaardige spanning toont aan dat de spanning in de eerste fase van boring groot is. Aangezien de het boren diepte stabiel wordt, de kromme over het algemeen dalingen en zacht wordt. Tegelijkertijd, door de spanning en spanningsanalyse, is de maximum gelijkwaardige spanning van de kanonboor 1550 M Pa, en de algemene maximumverplaatsing is 0,0823 m m.

4. Conclusie
Het diep gaten scherpe proces wordt effectief gesimuleerd door de software van Defo te gebruiken rm. De temperatuurverandering en de spanningsverandering in het scherpe proces worden geanalyseerd, en de veranderingskromme tussen de scherpe temperatuur en de scherpe snelheid wordt verkregen. Dit vormt een bepaalde basis voor de studie van het scherpe mechanisme van het diepe gat machinaal bewerken, de selectie van scherpe parameters en het ontwerp van het koelsysteem in het daadwerkelijke machinaal bewerken.