Teorija_Rezanja_Mehanika

MAŠINSKI FAKULTET U TUZLI KATEDRA KA TEDRA - PROIZ PROIZVODNE VODNE TEHNO TEHNOLOGIJE LOGIJE TEORIJA REZANJA

Što je teorij teorijaa rezanja rezanja ? Naučna disciplina kojom se nastoje objasniti uticaji uslova obrade na: •

usllov us ove e za zaje jed dničkog djelovanja između alata i obradka,

•

tok to k form formir iran anja ja odo odovo voje jene ne čestice (nastajanje strugotine),

•

stvaran stva ranje je nalje naljepka pka i utica uticajj brzine brzine rezan rezanja, ja,

•

sile i napreza naprezanja nja koje se javljaju javljaju pri obrad obradii i

•

defo de form rmac acij ije e pri pri ob obra radi di..

MAŠINSKI FAKULTET U TUZLI KATEDRA KA TEDRA - PROIZ PROIZVODNE VODNE TEHNO TEHNOLOGIJE LOGIJE TEORIJA REZANJA

Plastična deformacija i nastajanje strugotine sekundarnaa zona sekundarn smicanja primarna zona primarna smicanja

alat

područ j jee ko kont ntak akta ta na leđnoj pov površi ršini ni ala alata ta

obradak

TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I

1

MAŠINSKI FAKULTET U TUZLI KATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJE TEORIJA REZANJA

Neki od modela nastajanja strugotine: •

Model nastajanja strugotine u jednoj ravni smicanja,

•

Model nastajanja strugotine sukcesivnim smicanjem elementarnih elemenata - lamela,

•

Model nastajanja strugotine deformisanjem elemenata (lamela),

•

Model nastajanja strugotine sabijanjem trapeznih elemenata (lamela),

•

Model nastajanja strugotine u klinastoj zoni smicanja,

•

Model nastajanja strugotine u širokoj krivolinijskoj zoni smicanja.


Plastična deformacija i formiranje odvojene čestice ravanski prikaz sekundarna ravan smicanja ravan smicanja

φ - ugao nagiba ravni smicanja (ugao ravni smicanja)

alat ap

φ obradak


2


Model elementarnih lamela γ ap - dubina obrade

(dubina rezanja)

a1

φ

a1 - debljina odvojene čestice

ap



3


Metode istraživanja pojava u zoni rezanja: •

Mikroskopska metoda,

•

Fotografska metoda,

•

Metalografska metoda,

•

Metoda mjerenja mikrotvrdoće, itd.


Ortogonalno rezanje - predpostavke Osnovne predpostavke ortogonalnog rezanja:


•

brzina rezanja normalna je na glavnu oštricu i na pomoćnu brzinu rezanja;

•

parametri obrade (vc, f i ap) su konstantni;

•

nema trenja na leđnoj površini alata;

•

smicanje se odvija u ravni;

•

ravnomjerna raspodjela naprezanja;

•

vrha alata je bez zaobljenja;

•

glavni napadni ugao iznosi 90 stepeni,

•

ugao nagiba vrha rezne oštrice iznosi nula;

•

glavna oštrica šira je od širine obrade.

4


Ortogonalno rezanje - skica


Brzine u zoni rezanja (trougao brzina) vc

⎛ π − φ + γ ⎞ ⎟ ⎝ 2 ⎠

sin⎜

v

vsh

(π/2-φ+γ)

φ

(π/2-γ)

vc


=

v sh ⎛ π ⎞ sin⎜ − γ ⎟ ⎝ 2 ⎠

=

vγ sin φ

v sh

= vc

vγ

= vc

vγ

=

cos γ cos(φ − γ ) sin φ cos(φ − γ )

vc θ

5


Pokazatelji plastične deformacije pri rezanju

L1 b1

a1

b

θ a

=

θ b

=

θ L

=

ap

a1 a p b1 b L1 L

θ a > 1

L

θ b > 1 θ l< 1


Koeficijent sabijanja strugotine θ

=

a 1 a p

θ

a1 ap

=

=

AB cos(φ − γ ) AB sin φ

cos(φ − γ ) sin φ

alat θ

B

=

cos γ tg φ

+ sin γ

A obradak


6


Relativno klizanje (plastična deformacija) mogućnosti definiranja a)

= f (Δs , Δy )

γ c

b)

γ c

= f (v sh , v shN )

c)

γ c

=

f (θ )


Veza relativno klizanje - koeficijent sabijanja strugotine

γ c

=

f (θ )

Ako se u jednačinu

uvrsti izraz za

γ c

=

θ =

v sh v shN

=

cos γ cos(φ − γ ) sin φ

cos(φ − γ ) sin φ

=

cos γ tg φ

+ sin γ

te nakon svođenja tako dobijene relacije, gornji izraz postaje:

γ c


=

θ 2

− 2θ sin γ + 1 θ cos γ

7


Uvrštavanjem θ = dobije se: γ c =

=

cos γ

⎛ tg 2φ ⎞ ⎟ θ ⎜⎜ 2 ⎟ ⎝ 1 + tg φ ⎠

konačno

=

sin φ

=

cos γ tg φ

+ sin γ

u

γ c

=

v sh v shN

=

cos γ cos(φ − γ ) sin φ

cos γ θ sin 2 φ

tg φ

sin φ =

Uvrštavanjem

γ c

cos(φ − γ )

1 + tg φ 2

cos γ (1 + tg φ ) 2

θ ⋅ tg 2φ

γ c

=

θ 2

=

tg φ =

i

cos γ

dobije se

θ − sin γ

2 ⎡ (θ − sin γ ) 2 + cos2 γ ⎤ ⎡ cos γ ⎤ cosγ ⎢ ⎥ cos γ [(θ − sin γ ) 2 + cos2 γ ] 2⎥ (θ − sin γ ) 2 ⎣ (θ − sin γ ) ⎦ = ⎣ ⎦= 2 2 θ ⋅ cos γ ⎡ cosγ ⎤ θ ⋅ cos2 γ θ ⎢ 2 2⎥ (θ − sin γ ) ⎣ (θ − sin γ ) ⎦

cosγ ⎢1 +

− 2θ sin γ + 1 θ cos γ


Derivacijom

dobije se:

⎛ θ 2 − 2θ sin γ + 1 ⎞ ⎟⎟ = ⎜ γ c = θ cos γ d θ d θ ⎜⎝ ⎠

d γ c

d γ c d θ

d

=

θ 2 cos γ − cos γ θ 2 cos2 γ

=

θ 2 − 1 θ 2 cos γ

3 e n i t o g u r t s a j n a j i b a s t n e j i c i f e o K

2,5 za gama = 0 2

za gama

= 5

za gama =10

1,5 1 0,5 0 0

20

40

60

80

Ugao nagiba ravni smicanja

Izjednačavanjem prvog izvoda sa 0, dobije se

d γ c d θ

=0

⇒

θ = 1

Najmanja vrijednost relativnog smicanja dobije se pri θ=1, neovisno od ugla γ. Za ugao grudne površine alata γ=0, najmanje relativno smicanje se dešava pri uglu ravni smicanja od 45 stepeni, i iznosi γc=2.


8


Sile rezanja kod ortogonalnog rezanja - Merchant I) F R

γ

= F c + F p

Fc - glavna sila rezanja Fp - sila prodiranja

Fsh φ

Fc Fp

FshN ρsh

alat

II) F R

F γ - tangencijalna sila na g.p.a.

ω

FγN - normalna sila na g.p.a.

F

FR

III) F

R

ρ F

= F γ + F γ N

= F sh + F shN Fsh – tang. sila u ravni smicanja FshN - norm. sila u ravni smicanja

n


Koeficijenti trenja

μ

= tg ρ =

μ sh

F γ F γ N

= tg ρ sh =


- koeficijent trenja na grudnoj površini alata

F sh F shN

- koeficijent trenja u ravni smicanja (koeficijent unutrašnjeg trenja)

9

MAŠINSKI FAKULTET U TUZLI KATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJE TEORIJA REZANJA - koeficijent trenja na grudnoj površini alata

F γ

= tg ρ =

μ

F γ

F γ N

= F c sin γ + F p cos γ F γ

μ

=

μ

=

F γ N

=

F γ N = F c cos γ − F p sin γ

F c sin γ + F p cos γ F c cos γ − F p sin γ

F ctg γ + F p F c − F p tg γ


sh

- koeficijent unutrašnjeg trenja

F sh

μ sh

= tg ρ sh =

F sh

= F c cos φ − F p sin φ F shN = F c sin φ + F p cos φ

μ sh

=

μ sh

=


F sh F shN

=

F shN

F c cos φ − F p sin φ F c sin γ + F p cos φ

F c − F p tg φ F ctg φ + F p

10

MAŠINSKI FAKULTET U TUZLI KATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJE TEORIJA REZANJA Određivanje ugla ravni smicanja pomo ću sila rezanja

γ

HIPOTEZA Fsh Fc

φ ω

Fp

Fγ

F R

ρ

U uslovima kada nema vanjskih ograničenja (to je jedna od pretpostavki ortogonalnog rezanja), ravan smicanja će se postaviti tako da potrebna sila smicanja bude najmanja.

Fγ N


τ sh

F sh

=

F sh

- tangencijalna naprezanja u ravni smicanja

A sh

= F R ⋅ cos ω

- sila smicanja izražena pomoću rezultatne sile i ugla me đu njima

ω = φ + ( ρ − γ ) A sh

=

τ sh

=

ap ⋅b sin φ

=

A

- površina presjeka u ravni smicanja

sin φ

F R ⋅ cos[φ + ( ρ − γ )] F R = ⋅ cos[φ + ( ρ − γ )]⋅ sin φ A A sin φ


11


d τ sh d φ

d τ sh d φ

φ =

=

F R A

⋅ {− sin[φ + ( ρ − γ ) ⋅ sin φ ] + cos[φ + ( ρ − γ )]⋅ cos φ }

=0 ⇒ π 4

F R A

γ

ρ

2

2

+ −

⋅ cos[2φ + ( ρ − γ )] = 0


Sile rezanja kod kosog rezanja


F R

= F c + F f + F p

F R

= F c 2 + F f 2 + F p 2

12


Modeli za procjenu sila rezanja - Kienzle k c

=

F c A

Nema jedinstvene specifi čne sile zavisne o materijalu obratka, već se ona, pored ostalog, mijenja i s paramterima obrade

≠ konst .

Najčešće se primjenjuje Kienzle-ov model izračunavanja sila rezanja:

F c = k c 1x 1 ⋅ b ⋅ h 1− z

f

F f = k f 1x 1 ⋅ b ⋅ h 1− x

κ r '

1− y

F p = k p 1x 1 ⋅ b ⋅ h kc1x1 -

κ r

ap

b

glavni specifi čni otpor rezanja pri A=1mm 2

b – širina odvojene čestice;

b=ap/sin

h – debljina odvojene čestice;

h=f ⋅sin

κr h

κr

1-z; 1-y; 1-x - eksponenti zavisni od materijala obradka


Snaga kod procesa obrade rezanjem

P = P o + P c η s

=

P c = P F c

P c P o + P c

+ P F + P F f

p

P c = F c vc + F f v f + F p v p

Kod uzdužnog struganja

F p v p ≈ 0; F f v f ≈ 0 P c = F c v c


13


Formiranje strugotine - simulacija Strugotina sekundarna zona smicanja

primarna zona smicanja

ALAT

OBRADAK


Formiranje strugotine - simulacija


14

Teorija_Rezanja_Mehanika

Recommend Documents