Abrégé : L'usinage de trou profond est recouvert sous l'état fermé de filon-couche, et on ne peut pas directement observer l'état de coupure de l'outil. Le logiciel de simulation de formation en plastique en métal DEFORM-3D est employé pour simuler le processus de perçage de trou profond dynamiquement avec la méthode d'élément fini, prévoient la température et les changements d'effort du processus de traitement, comparent les changements de la température et de l'effort équivalent sous différents paramètres de forage, et obtenir les courbes de changement de la température de coupure et de la force gauche équivalente sous différentes vitesses de coupe. Les résultats prouvent que les augmentations de la température de coupure avec l'augmentation de la profondeur de coupure, et tendent à être stables graduellement ; La température de coupure est proportionnelle à la vitesse de coupure, alors que la force d'effet ne change pas beaucoup avec le changement de couper des paramètres.
Mots clés : trou profond Rugong ; Eform -3D de D ; Perçage
L'usinage de trou profond est l'un des processus les plus difficiles en trou usinant, et la technologie solide de perçage de trou profond est identifiée comme technologie clé de technologie de usinage de trou profond. La méthode de transformation traditionnelle est longue et de main-d'oeuvre, et la précision du traitement de trou profond n'est pas haute, il y a également le problème du changement fréquent d'outil et du risque de la rupture d'outil [1]. Le perçage d'arme à feu est une méthode de transformation idéale actuellement. En cours de trou profond traitant, la garniture de forage est mince et long, facile il n'est pas facile de braquer, produire de la vibration, et de l'épaule produite de la chaleur et de coupe à décharger. Il n'est pas possible d'observer directement l'état de coupure de l'outil. Actuellement, il n'y a aucune manière idéale de surveiller le changement de température et la distribution dans le secteur de coupure en temps réel [W]. Seulement l'expérience peut être employée pour juger si le processus de coupure est normal en écoutant le bruit de coupure, observant les puces, touchant la vibration et d'autres phénomènes d'aspect.
Ces dernières années, le développement rapide de la technologie de matériel informatique et de la simulation numérique, la technologie de simulation fournit à une manière scientifique et technologique efficace de résoudre ce problème [4]. Le perçage de simulation est de la grande importance pour améliorer l'exactitude, la stabilité et l'efficacité d'usinage des trous profonds. Actuellement, quelques chercheurs peuvent indirectement juger ou prévoir le processus de traitement à l'avance par des certaines méthodes de mesure et analyse avancées de logiciel. Par exemple, Ding Zhenglong d'université de Xi'an Jiaotong et d'autres chercheurs ont installé une plate-forme en ligne de mesure pour mesurer le diamètre intérieur des trous profonds [5], mais le processus de traitement ne pourrait pas être surveillé en ligne ; quelques ingénieurs ont amélioré la technologie transformatrice des trous profonds en changeant la structure traditionnelle de la machine-outil. Par exemple, afin d'empêcher l'épaule de coupure de rayer le mur de trou après traitement, l'axe de machine-outil a été employé dans une structure inversée, et le poids d'individu du fluide de coupe et de l'épaule de coupe a été employé pour faire les puces plus sans à-coup déchargées de la cannelure en V de la garniture de forage [6] et d'autres mesures, pour améliorer effectivement la qualité de forage.
En ce document, le plastique en métal du 〇 rm-3D de Def formant le logiciel de simulation est employé pour simuler dynamiquement le processus de forage ; Les changements de la température et d'effort sous différentes vitesses de coupure sont obtenus, et l'effet de traitement du trou profond est prévu à l'avance, qui constitue une base pour la conception et l'exécution du trou profond traitant le liquide réfrigérant.
1. Principe de fonctionnement et technologie de forage de perceuse d'arme à feu
1,1 principe de fonctionnement de perceuse d'arme à feu
La perceuse d'arme à feu est l'outil principal pour usiner les trous profonds. Elle a les caractéristiques de la bonne exactitude et de la basse aspérité après un perçage [7]. La structure de base de la perceuse d'arme à feu est montrée sur le schéma 1.
Structure de base du schéma 1 de perceuse d'arme à feu
La perceuse d'arme à feu se compose de la tête, de la garniture de forage et de la poignée. Le chef est la partie fondamentale de la perceuse d'arme à feu entière, qui est généralement faite de carbure cimenté. Il y a deux types : type intégral et type soudé, qui est habituellement soudé avec la garniture de forage. La garniture de forage de la perceuse d'arme à feu est généralement faite d'acier allié spécial et soumis à un traitement thermique pour le faire ayez la bonnes force et rigidité, et devez avoir la force et la dureté suffisantes ; La poignée de la perceuse d'arme à feu est utilisée pour relier l'outil à l'axe de machine-outil, et est conçue et fabriquée selon certaines normes.
1,2 processus de perçage d'arme à feu
Lors du fonctionnement, la poignée de la perceuse d'arme à feu est maintenue sur l'axe de la machine-outil, et le peu de perceuse entre dans l'objet par le trou de guide ou la douille de guide pour le forage. La structure unique de la lame de perceuse joue le rôle des conseils d'individu, assurant l'exactitude de coupure. D'abord le processus le trou pilote, et atteignent alors 2~5 m m sur le trou pilote à une certaine vitesse d'alimentation, c.-à-d., le point sur le schéma 2. en même temps, ouvrent le liquide réfrigérant par intercooling ; Commencez à usiner à la vitesse normale après le trou pilote est atteint. Pendant le processus de usinage, adoptez l'alimentation intermittente, et alimentez chaque fois ! 2 profondeurs, réalisant le trou profond et l'épaule courte ; Quand l'usinage est de finition et part de l'entité, retirez d'abord l'outil à une vitesse rapide à une certaine distance du fond de trou, sortez ensuite le trou pilote à un à vitesse réduite, et laisser finalement rapidement l'objet et le tour de usinage outre du liquide réfrigérant. Le processus entier est montré sur le schéma 2. La ligne pointillée dans la figure représente l'alimentation rapide, et la ligne continue représente l'alimentation lente.
2. Analyse de la force de forage de trou profond
Comparé à l'autre métal coupant des méthodes, la différence la plus significative entre le perçage de trou profond et tout autre métal coupant des méthodes est que le perçage de trou profond emploie le positionnement et l'appui du bloc de guide à forer dans la cavité fermée. Le contact entre l'outil et l'objet n'est pas le contact simple du blade+91, mais également le contact entre le bloc de guide supplémentaire sur l'outil et l'objet.
Suivant les indications du schéma 3. La perceuse de trou profond se compose de trois parts : corps d'outil de coupe, dent de coupeur et bloc de guide. Le corps de coupeur est creux. L'épaule de coupure entre de l'embout avant et des décharges par la cavité de garniture de forage. Le fil arrière est employé pour se relier à la garniture de forage. Le tranchant principal sur les dents de coupeur est divisé en deux, à savoir, bord externe et bord intérieur.
Prenant le cobalt dans le trou profond de l'épaule intérieure à lames multiples comme exemple, la lame auxiliaire et deux blocs de guide sont sur la même circonférence, et le cercle fixe à trois points est individu a guidé. La force là-dessus est analysée. Le modèle mécanique simplifié est montré dans la figure
4. (1) force de coupure F. La force de coupure sur des outils de trou profond peut être décomposée en forces tangentielles mutuellement perpendiculaires F, et forces radiales F, et la force axiale la force que radiale mènera directement pour usiner la déformation de recourbement, force axiale augmente l'usure de l'outil, alors que la force tangentielle sur le tranchant produit principalement le couple. En cours de traitement, on l'espère toujours réduire la force axiale et le couple autant que possible sur les lieux d'assurer la qualité et l'efficacité de traitement. Généralement, la durée de vie de l'outil est directement liée à la force axiale et au couple. La force axiale excessive facilite le peu de perceuse pour se casser, et le couple excessif accélérera également l'usage et la coupure de l'outil jusqu'à ce qu'il soit ferraillé [1 °].
(2) frottement f. Le frottement/and/2 sont produits quand le bloc de guide tourne relativement au mur de trou ; Le frottement axial entre le bloc de guide et le mur de trou quand il se déplace le long de l'axe is/lu et 7L ;
(3) la force d'extrusion la force d'extrusion est provoquée par la déformation élastique du mur de trou. La force d'extrusion entre le bloc de guide et le mur de trou est M et le ^ 2. selon le principe de l'équilibre de système de force, il peut connaître cela :
Où : est la force résultante de la force de coupure verticale ; F. Est la résultante de la force de coupure radiale ; F est la résultante de la force de coupure circulaire. Supposant que seulement le coefficient de frottement de coulomb est considéré, le frottement axial et le frottement circulaire sur le bloc de guide sont égaux. Il peut être directement par l'expérience
Reliez le couple M et F a a mesuré pendant le traitement de trou profond.
Pour un peu de perceuse donné, son diamètre nominal est et l'angle de position du bloc de guide est déterminé. En outre, la force axiale empirique de la force de coupure est moitié de la force de coupure principale. En synthétisant la formule ci-dessus, les composants de force de coupure et la force sur le bloc de guide peuvent être calculés.
3. Simulation de forage de perceuse d'arme à feu
Le perçage de trou profond de l'épaule intérieure est effectué en condition fermée ou semi fermée. Il n'est pas facile disperser la chaleur de coupure, il est difficile arranger l'épaule, et la rigidité du système de processus est pauvre. Quand le liquide réfrigérant a produit dans le perçage ne peut pas entrer dans le secteur de coupure, ayant pour résultat le refroidissement pauvre et la lubrification, la température d'outil montera brusquement, accélérant l'usure de l'outil ; Avec l'augmentation de la profondeur de forage, des augmentations de surplomb d'outil, et de la rigidité des diminutions de processus de forage de système. Tout ceux-ci proposés quelques conditions spéciales pour le processus de perçage de trou profond avec le retrait interne de puce. Ce document prévoit la force de la chaleur et de coupure produite dans le processus de coupure par la simulation de reproduction des conditions de traitement réelles, qui constitue une base pour optimiser le processus de perçage de trou profond. 3,1 la définition des paramètres et des propriétés matérielles DEFORM de perçage est un ensemble de système de simulation de processus basé par élément fini pour analyser le métal formant le processus. En simulant le processus de traitement entier sur l'ordinateur, les ingénieurs et les concepteurs peuvent prévoir les facteurs défavorables dans de diverses conditions de travail à l'avance et effectivement améliorer le processus de traitement nM2]. En ce document, le 3D modelant le logiciel Pm/E est employé pour dessiner le modèle d'outil de simulation, et le modèle est sauvé pendant que le format de STL est importé dans le rm de Defo - 3 D. L'ensemble coupant des paramètres et des conditions sont montrés dans le tableau 1.
(1) arrangement des conditions de travail : le perçage choisi comme type de usinage, la norme d'unité est SI, a entré la vitesse de coupure et le taux d'entrée, la température ambiante est 20t : , le facteur de frottement de la surface de contact d'objet est 0,6, le coefficient de transmission de chaleur est 45 W/m2. 0C, et la fonte thermique est 15 N/mm2/X.
(2) arrangement d'outil et d'objet : l'outil est rigide, le matériel est l'acier 45, l'objet est en plastique, et le matériel est carbure de carte de travail.
(3) a placé les relations entre les objets : Les relations maître-esclave du rm de D e FO sont ce corps rigide sont la partie principale et le corps de plastique est l'esclave, ainsi l'outil est en activité et l'objet est conduit.
Paramètres principaux du tableau 1 d'objet et d'outil
Afin de comparer l'influence de différents paramètres de processus sur les variations température, l'effort et la contrainte dans le processus de coupure, la simulation est effectué sous différents paramètres de forage suivant les indications du tableau 2, et les résultats sont observés.
Paramètres de perçage d'arme à feu du tableau 2
3,2 analyse de forage de simulation et de résultat
(1) la température
La majeure partie de l'énergie consommée dans la coupe en métal est convertie en énergie calorifique. Cette chaleur fait monter la température de la zone de coupure il affecte directement l'usure de l'outil, l'exactitude d'usinage et la qualité extérieure de l'objet. Dans la coupe ultra-rapide en métal, frottement grave et rompre pour faire la hausse de température locale à la haute température même en peu de temps. Dans le perçage d'arme à feu, la chaleur vient principalement de la déformation de l'épaule de coupe en métal, le frottement entre la protection de soutien de perceuse et la protection de trou d'objet, et le frottement de l'épaule de coupure sur le visage de râteau d'outil [13]. Tous ces la chaleur doit être refroidis par le fluide de coupure. En simulant le processus de forage, les changements de température dans le secteur de contact de l'objet à différentes vitesses et des alimentations sont obtenus. Ces données constituent une base de conception pour optimiser le système de refroidissement pendant l'usinage de trou profond. En raison des conditions de haute performance de l'ordinateur pour simuler le processus de perçage, cela prend un bon moment de simuler le trou complet traitant le processus. En plaçant la taille d'étape de la simulation de forage, la profondeur de la simulation est commandée pour réaliser le traitement stable.
L'état de simulation plaçant le nombre d'étapes de simulation est placé en tant que 1000, le nombre d'étapes d'intervalle de simulation est placé en tant que 50, et les données sont automatiquement sauvées chaque 50 étapes ; Deform-3D adopte la technologie adaptative de génération de maille. L'objet est un corps en plastique. La génération de maille est employée pour calculer la force de coupure. Le type d'élément absolu est montré sur le schéma 5, et les résultats de simulation sont affichés dedans
Tableau 3.
Fig. 5 modèle d'élément fini et processus de forage de perceuse de trou profond
Collecte de données du tableau 3 de couper la vitesse et la température avec des étapes
En analysant et en traitant les données dans le tableau 3, les courbes du changement de température du secteur de coupe d'objet avec le nombre d'étapes dans trois conditions de travail sont obtenues suivant les indications du schéma 6.
Fig. 6 prouve que la vitesse de forage a une grande influence sur la température du secteur de contact d'objet. Au début du perçage, le peu de perceuse et l'objet commence à entrer en contact, et le taux d'entrée est grand. L'impact pointu de l'outil sur l'objet fait changer considérablement et monter la température initiale rapidement. Pendant que le perçage tend à être stable, la courbe devient généralement douce mais flotte toujours, qui est normale pour le traitement de trou profond. Puisque le diamètre mordu par perceuse est petit et le taux d'entrée est grand, la vibration persistera.
Il peut également voir de fig. 6 que la vitesse de forage a une grande influence sur la température. À mesure que la vitesse augmente la température de forage obtient plus haut et plus haut. Des résultats du modèle d'élément fini, la température maximale produite à différentes vitesses de forage se produit dans le secteur local de déformation près du point de perceuse, parce que c'est où la déformation et le frottement en plastique de l'épaule d'outil sont concentrés.
Fig. 6 courbe de variation de la température de région de contact avec la vitesse de coupe
(2) distribution équivalente d'effort
L'effort de Von Mises est un effort équivalent basé sur l'énergie de tension de cisaillement et un critère de rendement. Après l'introduction de l'effort équivalent, n'importe comment complexe l'état d'effort du corps d'élément est, il peut imaginer comme effort en soutenant une tension unidirectionnelle sur la valeur numérique. Les relations correspondantes entre l'effort équivalent et la contrainte équivalente obtenus à partir de l'analyse reflètent le durcissement de travail du matériel d'objet provoqué par déformation en plastique par l'analyse par éléments finis que les changements équivalents d'effort de la perceuse d'arme à feu à différentes vitesses de forage sont obtenus. L'intervalle de simulation est 50 étapes, et les résultats sont automatiquement sauvés chaque 50 étapes, suivant les indications du tableau 4.
Collecte de données du tableau 4 de couper la vitesse et la force égale avec des étapes
L'analyse des relations entre l'effort équivalent et le nombre d'étapes est montrée sur le schéma 7. Il peut voir que les différentes vitesses d'axe ont peu d'influence sur l'effort équivalent de l'objet pendant le traitement, et flottent dans une certaine marge, mais la tendance du changement équivalent maximum d'effort dans les trois conditions de traitement est très semblable.
La courbe sur le schéma 7 de forer l'effort équivalent prouve que l'effort à l'étape initiale du perçage est grand. Pendant que la profondeur de forage devient stable, la courbe généralement se laisse tomber et devient douce. En même temps, par l'analyse d'effort et de contrainte, l'effort équivalent maximum de la perceuse d'arme à feu est de 1550 M Pa, et le déplacement maximum global est de 0,0823 m M.
4. Conclusion
Le processus de coupe de trou profond est effectivement simulé à l'aide du logiciel du rm de Defo. Le changement de température et le changement d'effort du processus de coupe sont analysés, et la courbe de changement entre la température de coupure et la vitesse de coupure est obtenue. Ceci constitue une certaine base pour l'étude du mécanisme de coupure de l'usinage profond de trou, de la sélection de couper des paramètres et la conception du système de refroidissement dans l'usinage réel.