Symulacja procesu formowania wióra z użyciem metody

ANIK
…/201…
MECHANIK
NR
…/201…
MECHANIK
NR…/201…
…/201…
…
MECHANIK
NR
……
NIK
NRNR
…/201…
… … MECHANIK
MECHANIK
NR
…/201…
…
1456
NR 10/2016
ymulacja
procesu
formowania
wióra
przy
użyciu
Metody
Symulacja
procesu
formowania
wióra
przy
użyciu
Metody
Symulacja
procesu
formowania
wióra
przy
użyciu
Metody
mulacja
procesu
formowania
wióra
przy
użyciu
Metody
Symulacja
procesu
formowania
wióra
przy
użyciu
Metody
Symulacja
procesu
formowania
wióra
z użyciem
Elementów
Skończonych
Elementów
Skończonych
Elementów
Skończonych
Elementów
Skończonych
Elementów
Skończonych
metody
elementów
skończonych
Simulation
of chip
formation
process
with
the
use
ofFinite
the Finite
Element
Method
Simulation
ofchip
chip
formation
process
with
the
use
ofthe
the
Simulation
ofchip
chip
formation
process
with
the
use
ofElement
theElement
FiniteElement
Element
Simulation
of
formation
process
with
use
of
the
Finite
imulation
of
process
with
the
use
of
Element
Simulation
of formation
chip
formation
process
with
the
use
ofFinite
the
Finite
Method
Method
Method
MethodMethod
YSZTOF
JAROSZ
KRZYSZTOF
JAROSZ
KRZYSZTOF
ZTOF JAROSZ
KRZYSZTOF
JAROSZ JAROSZ
KRZYSZTOF
JAROSZ
R
LÖSCHNER
PIOTR
LÖSCHNER
PIOTR LÖSCHNER
LÖSCHNER
PIOTR
LÖSCHNER
PIOTR
LÖSCHNER
R NIESŁONY*
PIOTRNIESŁONY*
NIESŁONY*
PIOTR
NIESŁONY*
PIOTR
NIESŁONY*
PIOTR NIESŁONY *
DOI: 10.17814/mechanik.2016.10.408
DOI:
10.17814/mechanik.2016.numerwydania.numer
kolejny
DOI:10.17814/mechanik.2016.numerwydania.numer
10.17814/mechanik.2016.numerwydania.numer
kolejny
DOI:
DOI: 10.17814/mechanik.2016.numerwydania.numer
kolejny
DOI: 10.17814/mechanik.2016.numerwydania.numer
kolejny kolejny
MECHANIK NR …/201… …
Symulacja procesu formowania wióra przy użyciu Metody
Elementów Skończonych
acy
przedstawiono
modelowanie
procesu
toczenia
Uwzględnia
wpływ
umocnienia
materiału,
prędkości
pracy
przedstawiono
modelowanie
procesu
toczenia
Uwzględnia
onmateriału,
wpływ
umocnienia
materiału,
prędkościododWWpracy
przedstawiono
modelowanie
procesu
toczenia
yWprzedstawiono
modelowanie
procesu
toczenia
Uwzględnia
on
wpływ
umocnienia
materiału,
prędkości
Uwzględnia
onon
wpływ
pracy
przedstawiono
modelowanie
procesu
toczenia
umocnienia
prędkości
od-od- odUwzględnia
on
wpływ
umocnienia
materiału,
prędkości
także
zmiękczenia
cieplnego
na
zmianę
stanu
naprężeń
W
pracy
przedstawiono
modelowanie
procesu
toczenia
metodą
pomocy
Metody
Elementów
Skończonych.
Symukształcenia,
a także
zmiękczenia
cieplnego
zmianę
stanu stanu
przy
pomocy
Metody
Elementów
Skończonych.
Symukształcenia,
atakże
także
zmiękczenia
cieplnego
zmianę
stanu
przy
pomocy
Metody
Elementów
Skończonych.
Symumocypomocy
Metody
Elementów
Skończonych.
Symukształcenia,
acieplnego
zmiękczenia
cieplnego
nana
zmianę
stanu
przy
Metody
Elementów
Skończonych.
Symukształcenia,
a także
zmiękczenia
nana
zmianę
stanu
kształcenia,
aa
także
zmiękczenia
cieplnego
na
zmianę
materiału
[1].
celów
symulacji
przyjęty
został
dostępny
prowadzono
dla
modelu
Johnsona-Cooke'a
wraz
z naprężeń
naprężeń
materiału
[1].
celów
symulacji
zostałzostał
lację
prowadzono
dla
modelu
Johnsona-Cooke'a
wraz
elementów
skończonych.
Symulację
prowadzono
modelu
naprężeń
materiału
[1].
Doprzyjęty
celów
symulacji
przyjęty
został
lację
prowadzono
dla
modelu
Johnsona-Cooke'a
wraz
z z materiału
owadzono
dla
modelu
Johnsona-Cooke'a
wraz
z wraz
naprężeń
materiału
[1].
Do
celów
symulacji
przyjęty
został
lację
prowadzono
dla modelu
Johnsona-Cooke'a
z dla
materiału
[1].
DoDo
celów
symulacji
przyjęty
został
naprężeń
[1].
DoDo
celów
symulacji
przyjęty
lędnieniem
modelu
dekohezji.
Wyniki
symulacji
w
dostępny
w
programie
ABAQUS
model
Jonhsona-Cooke'a
w
programie
ABAQUS
model
Johnsona-Cooka
w
nastęuwzględnieniem
modelu
dekohezji.
Wyniki
symulacji
w
dostępny
w
programie
ABAQUS
model
Jonhsona-Cooke'a
Johnsona-Cooke’a
wraz
z
uwzględnieniem
modelu
dekohezji.
uwzględnieniem
modelu
dekohezji.
Wyniki
symulacji
w
dnieniem
modelu
dekohezji.
Wyniki
symulacji
w
dostępny
w
programie
ABAQUS
model
Jonhsona-Cooke'a
uwzględnieniem modelu dekohezji. Wyniki symulacji
w
dostępny
w programie
ABAQUSABAQUS
model Jonhsona-Cooke'a
dostępny
w programie
model Jonhsona-Cooke'a
arze
formowania
wióra
porównano
z danymi
eks- wióra
w
następującej
postaci
[3,
obszarze
formowania
porównano
danymi
ekswnastępującej
następującej
postaci
postaci
[3, 4]:[3,[3,4]:4]:
obszarze
formowania
wióra
porównano
z znastępującej
danymi
eksWyniki
symulacji
wporównano
obszarze
formowania
porównano
e formowania
wióra
porównano
zwióra
danymi
ekswpującej
postaci
obszarze
formowania
wióra
z danymi
eksw
postaci
[3,
4]:4]:
w następującej
postaci
[3, 4]:
mentalnymi.
perymentalnymi.
ntalnymi.
perymentalnymi.
zperymentalnymi.
danymi eksperymentalnymi.
𝑚𝑚 ̇ 𝜀𝜀���𝑝𝑝𝑝𝑝�̇̇ 𝑚𝑚 Element
���𝑝𝑝�̇
Simulation
of Symulacja,
chip
formation
process
with
the
use
of𝑛𝑛�𝑝𝑝−�̇]𝑇𝑇−𝑇𝑇
the
𝑚𝑚
𝑇𝑇−𝑇𝑇𝑜𝑜𝑜𝑜
𝑚𝑚𝑚𝑚
𝑚𝑚Finite
WA
KLUCZOWE:
Symulacja,
skrawanie,
MES,
for- for- MES,
𝑇𝑇−𝑇𝑇
SŁOWA
KLUCZOWE:
Symulacja,
skrawanie,
MES,=
for𝑛𝑛 ] �1𝑝𝑝 +
𝑇𝑇−𝑇𝑇
𝑝𝑝
𝜀𝜀���𝑝𝑝�𝜀𝜀������ (1)
𝑇𝑇−𝑇𝑇
𝜀𝜀���𝑝𝑝�̇�𝜀𝜀𝐵𝐵(𝜀𝜀̅
SŁOWA
KLUCZOWE:
skrawanie,
forKLUCZOWE:
Symulacja,
skrawanie,
MES,
for𝑜𝑜𝑜𝑜 � �
SŁOWA
KLUCZOWE:
Symulacja,
skrawanie,
MES,
𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜
𝑝𝑝𝑛𝑛)𝜀𝜀��𝑛𝑛
𝑜𝑜𝑜𝑜
[𝐴𝐴
𝑝𝑝 )�1
𝑝𝑝 )𝑛𝑛𝑝𝑝])�1
𝑛𝑛ln
+=𝐵𝐵(𝜀𝜀̅
��
�+
�1
+
𝐶𝐶ln���ln𝑇𝑇−𝑇𝑇
𝜎𝜎𝑝𝑝=
SŁOWA
KLUCZOWE:
symulacja,
skrawanie,
MES, formowanie
(1)
]�0̇ �1
[𝐴𝐴
(1)
0̇ �1
]𝐶𝐶[𝐴𝐴
[𝐴𝐴
𝐶𝐶�−𝑜𝑜𝑜𝑜
� �0̇ 𝜀𝜀𝜀𝜀𝑜𝑜𝑜𝑜
𝜎𝜎+
++
𝐵𝐵(𝜀𝜀̅
��
�1�1
−−� �(1)
� �
𝐶𝐶)=
�ln
𝜎𝜎𝑝𝑝 𝜎𝜎=𝑝𝑝 [𝐴𝐴
+
��
−
00
�1
+
𝐶𝐶
ln
�
𝜎𝜎𝑝𝑝𝐵𝐵(𝜀𝜀̅
+ 𝐵𝐵(𝜀𝜀̅
��
�1
�
�
̇ ̇ (1)
𝜀𝜀
𝑇𝑇
−𝑇𝑇
𝑝𝑝 𝑝𝑝
𝑇𝑇
−𝑇𝑇
0
anie
wióra.
̇
𝑡𝑡
mowanie
wióra.
𝑡𝑡
𝑜𝑜𝑜𝑜
𝑇𝑇
−𝑇𝑇
𝜀𝜀
𝑇𝑇
−𝑇𝑇
𝜀𝜀
𝜀𝜀 𝑇𝑇𝑡𝑡 −𝑇𝑇𝑜𝑜𝑜𝑜
𝑇𝑇𝑡𝑡 −𝑇𝑇𝑜𝑜𝑜𝑜
mowanie
e wióra. wióra.
𝑡𝑡 𝑡𝑡 𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑜𝑜𝑜𝑜
mowanie
Method
wióra wióra.
KRZYSZTOF
JAROSZ
p odkształcenia
gdzie:
- naprężenia
uplastyczniające,
- odkształcenia
σ -naprężenia
gdzie:
naprężenia
sInpaper,
a method
of
modeling
turning
process
paper,
method
of
modeling
theturning
turning
process
εpε- -odkształcenia
σ
εpuplastyczniające,
gdzie:
-σ pnaprężenia
uplastyczniające,
-εuplastyczniające,
odkształcenia
σ𝑝𝑝p - gdzie:
εp- odkształcenia
gdzie:
naprężenia
uplastyczniające,
InInthis
a amethod
of
modeling
the
process
paper,
method
ofpaper,
modeling
thethe
turning
process
p
thisapaper,
athis
method
of
modeling
the
turning
process
gdzie:
σσpp–-ppnaprężenia
uplastyczniające,
εp – odkształcenia
plastyczne,
𝑝𝑝
PIOTR
LÖSCHNER
𝑝𝑝
In
this
paper,
a
method
of
modeling
the
turning
process
with
𝑝𝑝
𝑝𝑝
prędkość
odkształceń
plastycznych,
plastyczne,
𝑝𝑝 –- prędkość
prędkość
odkształceń
plastycznych,
use
Finite
Element
was
presented.
with
the
use
ofMethod
Finite
Element
Method
waspresented.
presented.
- -odkształceń
prędkość
odkształceń
plastycznych,
plastyczne,
𝜀𝜀̇0𝜀𝜀̇00- 𝜀𝜀̇ 𝜀𝜀̇odkształceń
odkształceń
plastycznych,
plastyczne,
plastycznych,
𝜀𝜀̇0 𝜀𝜀̇–-0prędkość
𝜀𝜀̇ 𝜀𝜀̇- prędkość
prędkość
plastycznych,
plastyczne,
𝜀𝜀̇0 - odkształcenia
𝜀𝜀̇plastyczne,
with
the
use
of
Finite
Element
Method
was
ethe
use
of of
Finite
Method
was
presented.
with
the
use
ofElement
Finite
Element
Method
was
presented.
PIOTR
NIESŁONY*
prędkość
odkształcenia
odniesienia,
temperatura,
the
use
offorFinite
Element
Method
was
presented.
Simulation
prędkość
odkształcenia
temperatura,
lation
was
conducted
for
Johnson-Cook
t -temperatura,
Simulation
was
conducted
forconstituJohnson-Cook
constitu– temperatura
topnienia
odniesienia,
T
–odniesienia,
temperatura,
Todniesienia,
tTprędkość
odkształcenia
odniesienia,
T- T-temperatura,
T tT-TTprędkość
odkształcenia
odniesienia,
T t - materiału,TTT
prędkość
odkształcenia
temperatura,
Simulation
was
conducted
for
Johnson-Cook
constituion
was
conducted
Johnson-Cook
constituSimulation
was
conducted
for
Johnson-Cook
constitutot-tt–
T
temperatura
otoczenia,
A,
B,
C,
m,
n
–
stałe
zależne
od
modelowanego
temperatura
otoczetemperatura
topnienia
materiału,
T
temperatura
otoczetemperatura
topnienia
materiału,
material
model,
taking
into
account
the
decohesion
ot
tive
material
model,
taking
into
account
the
decohesion
was
conducted
for
Johnson-Cook
constitutive
material
model,
ot
T
temperatura
otoczetemperatura
topnienia
materiału,
T
temperatura
otoczetemperatura
topnienia
materiału,
T ot - temperatura
otoczetemperatura topnienia materiału,
tive
material
model,
into
account
the decohesion
terial
model,
taking
into
account
the decohesion
tive material
model,
taking
intotaking
account
the
decohesion
ot ot
ot
materiału
obrabianego.
B,
C,
m,
nnia,
stałe
zależne
od
modelowanego
materiaB,
m,
n-stałe
nia,
stałe
zależne
modelowanego
material. The
results
simulation
were
compared
with
model.
The
results
simulation
were
compared
with
DOI:
10.17814/mechanik.2016.numerwydania.numer
taking
into
the
decohesion
model.
The
results
of
simuA,
C,C,zależne
m,
nnia,
odod
modelowanego
materiaA, A,
B,nia,
C,with
m,
n- C,
nia,
stałe
zależne
od
modelowanego
materiaA,
B,
m,
n-A,B,
stałe
od zależne
modelowanego
materia-kolejny
The
results
ofof
simulation
were
compared
The
results
of of
simulation
were
compared
with
model.
Themodel.
results
ofaccount
simulation
were
compared
with
łu
obrabianego.
łu
obrabianego.
imental
data.
experimental
data.
łu obrabianego.
łu obrabianego.
łu obrabianego.
data. with experimental data.
mental
data.experimental
lation
experimental
data.were compared
WORDS:
cutting,
FEM,
chip
formation
KEYWORDS:
Simulation,
cutting,
FEM,
chip
formation Uwzględnia on wpływ umocnienia materiału, prędkości odWSimulation,
pracy
przedstawiono
modelowanie
procesu
toczenia
KEYWORDS:
Simulation,
cutting,
FEM,
chip
formation
RDS: Simulation,
cutting,
FEM,
chip
formation
KEYWORDS:
Simulation,
cutting,
FEM,
chip
formation
KEYWORDS:
Simulation,
cutting,
FEM,
chip
formation
Dodatkowo
konieczne
jest
zdefiniowanie
warunków
Dodatkowo
konieczne
jestzdefiniowanie
zdefiniowanie
warunków
Dodatkowo
konieczne
jest
zdefiniowanie
warunków
Dodatkowo
konieczne
jest
zdefiniowanie
przy pomocy Metody Elementów Skończonych.
SymuDodatkowo
konieczne
jest
warunków
kształcenia,
a
także
zmiękczenia
cieplnego
na zmianęwarunków
stanu
Dodatkowo
konieczne
jest
zdefiniowanie
warunków
zniszczenia
materiału
–
dekohezji
będącej
efektem
odzniszczenia
materiału,
dekohezji
będącego
efektem
oddziazniszczenia
materiału,
dekohezji
będącego
efektem
oddziaosowanie
metod
symulacyjnych
pozwala
na
przewidyStosowanie
metod
symulacyjnych
pozwala
na
przewidyzniszczenia
materiału,
dekohezji
będącego
efektem
oddzialację
prowadzono
dla
modelu
Johnsona-Cooke'a
wraz
z
zniszczenia
materiału,
dekohezji
będącego
efektem
oddzianaprężeń
materiału
[1].
Do
celów
symulacji
przyjęty
został
zniszczenia
materiału,
dekohezji
będącego
efektem
oddziaStosowanie
metod
symulacyjnych
pozwala
na
przewidyowanie
metod
symulacyjnych
pozwala
na
przewidyStosowanie Stosowanie
metod symulacyjnych
pozwala na przewidymetod symulacyjnych
pozwala
na przewidydziaływania
ostrza
na
materiał
obrabiany.
W
tym
celu
poływania
ostrza
na
materiał
obrabiany.
W
tym
celu
posłużono
ływania
ostrza
na
materiał
obrabiany.
W
tym
celu
posłużono
i
badanie
zachowania
szerokiego
spektrum
materiawanie
i
badanie
zachowania
szerokiego
spektrum
materiaływania
ostrza
na
materiał
obrabiany.
tym celu posłużono
ływania materiaostrza
materiał
obrabiany.
WABAQUS
tym celu
posłużono
modelu
dekohezji.
Wyniki
symulacji
w na
ływania
ostrza
na w
materiał
obrabiany.
W
tym
celu W
posłużono
dostępny
programie
model
Jonhsona-Cooke'a
wanie
i ibadanie
zachowania
szerokiego
spektrum
badanie
zachowania
szerokiego
spektrum
materiawanie i uwzględnieniem
badanie
zachowania
szerokiego
spektrum
materiawanie
badanie
zachowania
szerokiego
spektrum
materiasłużono
się
wzorem
określającym
odkształcenia
krytyczne
się
wzorem
określającym
odkształcenia
krytyczne
inicjujące
się
wzorem
określającym
odkształcenia
krytyczne
inicjujące
brabianych
w
zależności
od
zmian
geometrii
narzędzi
łów
obrabianych
w
zależności
od
zmian
geometrii
narzędzi
się
wzorem
określającym
odkształcenia
krytyczne
inicjujące
obszarze
formowania
wióra
porównano
z
danymi
ekssię wzorem
określającym
odkształcenia
krytyczne
inicjująceinicjujące
w następującej
postaci
[3,
4]:
sięnarzęwzorem
określającym
odkształcenia
krytyczne
obrabianych
ww
zależności
od
zmian
geometrii
narzędzi
abianych
w łów
zależności
od zmian
geometrii
narzędzi
łów obrabianych
w zależności
odzależności
zmian geometrii
narzędzi
łów
obrabianych
od
zmian
geometrii
inicjujące
zniszczenie
[4]:
zniszczenie
zniszczenie
[4]:
ających
i parametrów
procesu.
Możliwe
są
symulacje
skrawających
parametrów
procesu.
Możliwe
symulacje
[4]:
perymentalnymi.
zniszczenie
[4]:[4]: zniszczenie
zniszczenie
[4]:
skrawających
i iparametrów
procesu.
sąsąsymulacje
ących
i parametrów
procesu.
Możliwe
są
symulacje
skrawających
i parametrów
procesu.
Możliwe
sąMożliwe
symulacje
dzi
skrawających
i
parametrów
procesu.
Możliwe
są
m.in.
𝑚𝑚
wartości
siły
skrawania,
temperatury
w strefie
skrawam.in.
wartości
siłyskrawania,
skrawania,
temperatury
strefieskrawaskrawa𝜀𝜀���𝑝𝑝�̇
𝑇𝑇−𝑇𝑇
SŁOWA
KLUCZOWE:
Symulacja,
skrawanie,
MES,
form.in.
siły
temperatury
wwstrefie
rtościwartości
siły
skrawania,
temperatury
w strefie
m.in.
siływartości
skrawania,
temperatury
wskrawastrefie
skrawa(1)
+𝑝𝑝̇ 𝐶𝐶 ln����𝑝𝑝�̇ 0̇ �� �1 − ����𝑝𝑝�̇𝜀𝜀�𝜀𝜀����𝑝𝑝�𝑝𝑝�̇�̇ 𝑜𝑜𝑜𝑜 � �
𝜎𝜎𝑝𝑝 =𝑝𝑝[𝐴𝐴 + 𝐵𝐵(𝜀𝜀̅𝑝𝑝 )𝑛𝑛 ] ��1
symulacje:
wartości
skrawania,
temperatury
w
𝑝𝑝 strefie
��𝑝𝑝�̇ 𝜀𝜀����
zużycia
narzędzia,
formowania
i siły
łamania
wióraczy
nia,
zużycia
narzędzia,
formowania
iłamania
łamania
czy
𝜀𝜀
𝑇𝑇
−𝑇𝑇
𝜀𝜀
𝑝𝑝
𝜀𝜀
�
𝜀𝜀
𝑝𝑝
� � (2)
𝑝𝑝wióra
mowanie
wióra.
𝑡𝑡
𝑜𝑜𝑜𝑜
𝑝𝑝
nia,
zużycia
narzędzia,
formowania
i czy
czy
ycia zużycia
narzędzia,
formowania
i łamania
wióra
nia,
narzędzia,
formowania
i łamania
wióra
czy 𝜀𝜀̅wióra
= [𝑑𝑑
+ exp
𝑑𝑑 exp
(−𝑑𝑑
𝜂𝜂)]
�1
+
ln(−𝑑𝑑
���
��
+��
𝑑𝑑
Θ𝑑𝑑+
�4ln
𝜀𝜀̅𝐷𝐷 [𝑑𝑑
�
+
exp
(−𝑑𝑑
𝜂𝜂)]
�1
+
ln�(2)
�1++𝑑𝑑5𝑑𝑑Θ
��1
�0𝜀𝜀���
(2)
1=
5�𝑑𝑑
11
2
33�1
55Θ
0
(2)
̇ �1
=3=
[𝑑𝑑
+
𝑑𝑑42𝑑𝑑𝑑𝑑
exp
𝜂𝜂)]
�1
+
�1
�
𝜀𝜀̅23𝐷𝐷𝜀𝜀̅exp
(2)
𝜂𝜂)]
�1[𝑑𝑑
𝑑𝑑
ln
+
𝑑𝑑
Θ
00
𝐷𝐷
+ 𝑑𝑑
(−𝑑𝑑
𝜂𝜂)]
�1
𝑑𝑑
ln
�
𝑑𝑑
Θ
̇ ̇ ��
24 �+
4
𝜀𝜀
1+
3
4
1 𝜀𝜀̅+
2 [𝑑𝑑21 (−𝑑𝑑
5
𝐷𝐷
3
4
5
skrawania,
zużycia
narzędzia,
formowania
i
łamania
wióra
0
̇
𝐷𝐷 =
̇
0
𝐷𝐷 𝑑𝑑
̇
owatości
powierzchni
obrobionej
[1].
𝜀𝜀
chropowatości
powierzchni
obrobionej
[1].
𝜀𝜀
𝜀𝜀
𝜀𝜀
chropowatości
powierzchni
obrobionej [1].
atości powierzchni
obrobionej
[1].
chropowatości
powierzchni
obrobionej
[1].
p
czy
chropowatości
powierzchni
obrobionej
[1].
ostatnich
latach
opublikowano
szereg
prac
dotycząW
ostatnich
latach
opublikowano
szereg
prac
dotyczągdzie: σ p - naprężenia
uplastyczniające, ε - odkształcenia
In
this
paper,
aopublikowano
method
ofopublikowano
modeling
theszereg
turning
process
W
ostatnich
latach
prac
dotyczątatnich
latach
opublikowano
szereg
prac
dotycząW ostatnich
latach
szereg
prac
dotyczą𝑝𝑝
𝑝𝑝 odkształcenie
𝑝𝑝 𝑝𝑝
𝑝𝑝dotyczą𝑝𝑝
- odkształcenie
przy
inicjacji
zniszczegdzie:
zastępcze
przy
inicjacjizniszczezniszczegdzie:
Wsymulacji
ostatnich
latach
opublikowano
szereg
prac
różnych
aspektów
symulacji
komputerowej
procesów
cych
różnych
aspektów
symulacji
komputerowej
- zastępcze
prędkość
odkształceń
plastycznych,
gdzie:
zastępcze
przy
inicjacji
zniszczenia,
𝜀𝜀̇0 –- pręd𝜀𝜀̇𝐷𝐷-𝐷𝐷–𝑝𝑝-odkształcenie
odkształcenie
zastępcze
przy
inicjacji
gdzie:
𝜀𝜀̅𝐷𝐷𝜀𝜀̅zastępcze
-𝜀𝜀̅𝐷𝐷odkształcenie
zastępcze
przy
inicjacji
zniszcze𝜀𝜀̅𝐷𝐷procesów
- odkształcenie
przy
inicjacji
zniszczegdzie:
𝜀𝜀̅𝐷𝐷plastyczne,
with
the
use
of symulacji
Finite
Element
Method
wasgdzie:
presented.
cych
różnych
aspektów
symulacji
komputerowej
procesów
żnych
aspektów
komputerowej
procesów
cych różnych
aspektów
komputerowej
procesów
�
�
kość
odkształcenia
odniesienia,
–
temperatura
względna,
d
÷dT5 t–- stałe,
nia,
prędkość
odkształcenia
odniesienia,
temperatura
𝜀𝜀̇
𝛩𝛩
nia,
prędkość
odkształcenia
odniesienia,
temperatura
ania.
Między
innymi
Zhang
i
in.
w
swojej
pracy
[1]
𝜀𝜀̇
1
𝛩𝛩
skrawania.
Między
innymi
Zhang
i
in.
w
swojej
pracy
[1]
cych
różnych
aspektów
symulacji
komputerowej
procesów
�
�
Tprędkość
odkształcenia
odniesienia,
temperatura,
�
0
Simulation
was
conducted
for
Johnson-Cook
constitu00 prędkość
nia, 𝜀𝜀̇0 -odkształcenia
odkształcenia
odniesienia,
nia,
prędkość
odniesienia,
𝛩𝛩- temperatura
nia, 𝜀𝜀̇0[1]
- odkształcenia
odniesienia,
Między
i in.
w swojej
𝛩𝛩- temperatura
ia. Między skrawania.
innymi Zhang
i Zhang
in. innymi
w swojej
[1]pracy
𝛩𝛩- temperatura
skrawania.
Między
innymi
i in.Zhang
w pracy
swojej
[1]𝜀𝜀̇0 -pracy
zależne
od
materiału
inicjacji
η – stosunek
naprę÷d
d 1temperatura
względna,
stałe,
zależne
materiału
wpływ
doboru
parametrów
modelu
Johnsona-Cooka
÷d
względna,
-parametry
stałe,
zależne
odparametry
materiału
parametry
badali
wpływ
doboru
parametrów
modelu
Johnsona-Cooka
T otparametry
-zniszczenia,
temperatura
otoczetopnienia
materiału,
skrawania.
Zhang
i in.
winto
swojej
pracy
[1]Johnsona-Cooka
badali
wpływ
do11zależne
55od
tive
material
model,
taking
account
the
decohesion
dd
stałe,
od
materiału
parametry
d 1 ÷d
badali
wpływ
doboru
parametrów
modelu
względna,
stałe,
od-naprężenia
materiału
parametry
d- żeń
wpływ
doboru
parametrów
modelu
Johnsona-Cooka
względna,
stałe,
odzależne
materiału
badali
wpływ
doboru
parametrów
modelu
Johnsona-Cooka
1 ÷d
5 - 5względna,
1 ÷dnormalnych
5 -zależne
do5 naprężeń
zastępczego
Hubera.
ηinicjacji
zniszczenia,
stosunek
normalnych
do
óżnych
metod
sieciowania
na
wyniki
symulacji
proceηinicjacji
zniszczenia,
stosunek
naprężeń
normalnych
oraz
różnych
metod
sieciowania
na
wyniki
symulacji
proceA,
B,
C,
m,
nnia,
stałe
zależne
od
modelowanego
materiamodel.
The
results
ofmodelu
simulation
were
compared
boru
parametrów
Johnsona-Cooka
orazwith
różnych
η-naprężeń
inicjacji
zniszczenia,
stosunek
naprężeń
normalnych
dodo
η- stosunek
oraz
różnych
metod
sieciowania
na
wyniki
symulacji
proce- zniszczenia,
inicjacji
zniszczenia,
naprężeń
normalnych
do
η- stosunek
nych różnych
metod
sieciowania
na
wyniki
proceinicjacji
normalnych
do
oraz
metod
sieciowania
nasymulacji
wyniki
symulacji
procenaprężenia
zastępczego
Hubera.
czenia
stopu
Ti-6Al-4V.
Strategie
sieciowania
(z
annaprężenia
zastępczego
Hubera.
su
toczenia
stopu
Ti-6Al-4V.
Strategie
sieciowania
(z
anłu
obrabianego.
experimental
data.
metod
sieciowania
na
wyniki
symulacji
procesu
toczenia
naprężenia
zastępczego
Hubera.
su
toczenia
stopu
Ti-6Al-4V.
Strategie
sieciowania
(z
anzastępczego
Hubera. Hubera.
enia
stopu Ti-6Al-4V.
StrategieStrategie
sieciowania
(z an- (znaprężenia
naprężenia
zastępczego
su toczenia
stopu Ti-6Al-4V.
sieciowania
aniego
- meshingu)
oraz
ich
wpływ
na
wyniki
symulacji
gielskiego
-meshingu)
meshingu)
oraz
ich
wpływ
na
wyniki
symulacji
KEYWORDS:
cutting,
FEM,
chip
formation
-Simulation,
oraz
ich
wpływ
na
wyniki
go
- meshingu)
oraz
ich
wpływ
na
wyniki
symulacji
stopu
Ti-6Al-4V.
Strategie
sieciowania
oraz
ich symulacji
wpływ
na
gielskiego
-gielskiego
meshingu)
oraz
ich
wpływ
na
wyniki
symulacji
Parametry
procesu
skrawania
i własności
materiału
Parametry
procesu
skrawania
i własności
materiału
Parametry
skrawania
i własności
materiału
stawiono
w przedstawiono
pracy
[2].
Analiza
naprężeń
własnych
po- Parametry
przedstawiono
pracy
[2].
Analiza
naprężeń
własnych
po- Dodatkowo
konieczne
jest
zdefiniowanie
warunków
Parametry
procesu
skrawania
i własności
materiału
procesu
skrawania
iprocesu
własności
materiału
Parametry
procesu
skrawania
i własności
materiału
pracy
[2].
Analiza
własnych
poawiono
w pracy
Analiza
naprężeń
własnych
poprzedstawiono
w[2].
pracy
[2].ww
Analiza
naprężeń
własnych
powyniki
symulacji
przedstawiono
wnaprężeń
pracy
[2].
Analiza
naących
podczas
skrawania
stopu
Ti-6Al-4V
w
oparciu
o
wstających
podczas
skrawania
stopu
Ti-6Al-4V
w
oparciu
o
zniszczenia
materiału,
dekohezji
będącego
efektem
oddziaStosowanie
metod
symulacyjnych
pozwala
na
przewidywstających
podczas
skrawania
stopu
Ti-6Al-4V
w
oparciu
o
ych
podczas
skrawania
stopu
Ti-6Al-4V
w
oparciu
o
wstających
podczas
skrawania
stopu
Ti-6Al-4V
w
oparciu
o
prężeń własnych powstających podczas skrawania stopu
Przyjęte
własności
fizyczne
materiału
obrabianego
podaPrzyjęte
własności
fizyczne
materiału
obrabianego
podaPrzyjęte
własności
fizyczne
materiału
obrabianego
ponia
eksperymentalne
i symulacje
zwykorzystaniem
wykorzystaniem
badania
eksperymentalne
wykorzystaniem
ływania
ostrza
na
materiał
obrabiany.
W
tym
celu
posłużono
wanie
i badanie
zachowania
szerokiego
spektrum
materiaPrzyjęte
własności
fizyczne
materiału
obrabianego
podaPrzyjęte
własności
fizyczne
materiału
obrabianego
podaPrzyjęte
własności
fizyczne
materiału
obrabianego
podabadania
i i symulacje
z z wykorzystaniem
eksperymentalne
i eksperymentalne
symulacje
badania
eksperymentalne
i symulacje
z symulacje
wykorzystaniem
Ti-6Al-4V
w oparciu
oz badania
eksperymentalne
i
symulacje
ne
zostały
w
tablicy
I.
Zaczerpnięte
z
[1]
wielkości
paramene
zostały
w
tablicy
Zaczerpnięte
[1]
wielkości
paramech
modeli
materiałowych
została
przeprowadzona
w
różnych
modeli
materiałowych
została
przeprowadzona
w
dane
zostały
w
tabl.
I.
Zaczerpnięte
z
[1]
wielkości
paramesię
wzorem
określającym
odkształcenia
krytyczne
inicjujące
I.
z
łów
obrabianych
w
zależności
od
zmian
geometrii
narzędzi
ne
zostały
w
tablicy
I.
Zaczerpnięte
z
[1]
wielkości
paramene
zostały
w
tablicy
I.
Zaczerpnięte
z
[1]
wielkości
paramene
zostały
w
tablicy
I.
Zaczerpnięte
z
[1]
wielkości
parameróżnych
modeli
materiałowych
została
przeprowadzona
w
modeli
materiałowych
została
przeprowadzona
w
różnych modeli
materiałowych różnych
została przeprowadzona
w
z wykorzystaniem
modeli
materiałowych
została
trów
modelu
Johnsona-Cooke'a
oraz
parametrów
dekohezji
trów
modelu
Johnsona-Cooke'a
orazparametrów
parametrówdekohezji
dekohezji
a [3],
dwa
odmienne
do
symulacji
procesu
pracyodmienne
[3],
aparametrów
dwapodejścia
odmienne
podejścia
do
symulacji
procesu
zniszczenie
[4]: oraz
modelu
Johnsona-Cooka
oraz
parametrów
dekohezji
skrawających
procesu.
Możliwe
są
symulacje
modelu
Johnsona-Cooke'a
oraz
trów
modelu
Johnsona-Cooke'a
parametrów
dekohezji
trów
modelu
Johnsona-Cooke'a
oraz parametrów
dekohezji
[3],
aipodejścia
dwa
odmienne
podejścia
do
symulacji
procesu
],[3],
a dwa
odmienne
podejścia
dopracy
symulacji
procesu
pracy
apracy
dwa
do
symulacji
procesu
przeprowadzona
w
[3],
a
dwa
odmienne
podejścia
do w trów
przedstawiono
tablicy
II.
Badania
symulacyjne
w
układzie
przedstawiono
w
tablicy
II.
Badania
symulacyjne
w
układzie
enia
przedstawiono
w
pracach
[4,
5].
wiercenia
przedstawiono
w
pracach
[4,
5].
m.in.
wartości
siły
skrawania,
temperatury
w
strefie
skrawaprzedstawiono
w
tabl.
II.
Badania
symulacyjne
w
układzie
przedstawiono
w
tablicy
Badania
symulacyjne
w
układzie
przedstawiono
w
tablicy
II.
Badania
symulacyjne
w
układzie
przedstawiono
w tablicy II. Badania symulacyjne w układzie
wiercenia
przedstawiono
w pracach
[4, 5]. w pracach
a przedstawiono
w pracach
[4, 5].
wiercenia
przedstawiono
w pracach
[4,
5].przedstawiono
symulacji
procesu
wiercenia
[4, 5].
�̇ skrawania:
f skrawania:
płaskim
prowadzono
parametrów
skrawania:
posuw
= f = �posuw
f =
płaskim
prowadzono
dla
parametrów
posuw
𝜀𝜀�f��𝑝𝑝skrawania:
𝑝𝑝 dla
nia, zużycia narzędzia, formowania i łamaniapłaskim
wióra
czy
płaskim
prowadzono
dla
parametrów
prowadzono
dla
parametrów
skrawania:
posuw
=
płaskim
prowadzono
dla
parametrów
skrawania:
posuw
płaskim
prowadzono
dla
parametrów
posuwu
[𝑑𝑑1 + 𝑑𝑑2 exp
(−𝑑𝑑
𝜂𝜂)] �1
+ natarcia
𝑑𝑑4 ln � 0̇ ��
�1
+ 𝑑𝑑5 Θ� (2) f =
𝜀𝜀̅𝐷𝐷 =skrawania
3m/s,
γ
v
=
1
kąt
=
0,2
mm/obr,
prędkość
lowanie
procesu
formowania
wióra
𝜀𝜀
γ
v
=
1
m/s,
kąt
natarcia
0,2
mm/obr,
prędkość
skrawania
Modelowanie
procesu
formowania
wióra
c
c
chropowatości
powierzchni
obrobionej
[1].
γ ==
v c =cnatarcia
0,2
mm/obr,
prędkość
γ1 =
v c = prędkości
Modelowanie
procesu
wióra 0,2 mm/obr,
1 m/s,
natarcia
prędkość
wanie
procesu
formowania
wióra formowania
γ =natarcia
vskrawania
1 skrawania
m/s,
kąt
0,2 mm/obr,
skrawania
Modelowanie
procesu
formowania
wióra
m/s,
kąta natarfprędkość
=skrawania
0,2 mm/obr,
vm/s,
c =kąt
c= 1kąt
procesu
formowania
r=n =
0,01
promień
zaokrąglenia
krawędzi
skrawającej
r
=
0,01
0°,
promień
zaokrąglenia
krawędzi
skrawającej
n
WModelowanie
ostatnich latach
opublikowano
szeregwióra
prac
dotycząr
=
0,01
0°,
promień
zaokrąglenia
krawędzi
skrawającej
r
0,01
0°,0°,
promień
zaokrąglenia
krawędzi
skrawającej
r
=
0,01
0°, promień
zaokrąglenia
krawędzi
skrawającej
n
n
n
n
cia𝑝𝑝γ = 0°, promienia zaokrąglenia krawędzi
skrawającej
przeprowadzenia
symulacji
procesu
skrawania
nie- mm.
mm.
gdzie:
𝜀𝜀̅ - odkształcenie zastępcze przy inicjacji zniszczeDo
przeprowadzenia
symulacji
procesu
skrawania
niemm.
cych różnych
aspektów
symulacji
komputerowej
procesów
Do
przeprowadzenia
symulacji
procesu
skrawania
mm.
rzeprowadzenia
symulacji
procesu
skrawania
nieDo przeprowadzenia
symulacji
procesu
skrawania
niemm.niern =𝐷𝐷0,01 mm.
ne
zaimplementowanie
odpowiedniego
Do przeprowadzenia
symulacji
procesu
skrawania
niezbędne
jest zaimplementowanie
zaimplementowanie
odpowiedniego
modelu
nia, 𝜀𝜀̇0 - prędkość odkształcenia odniesienia, 𝛩𝛩�- temperatura
skrawania.
Między
innymi
Zhang
i modelu
in.modelu
w
swojej
pracymodelu
[1]
zbędne
jest
odpowiedniego
jestjestzaimplementowanie
odpowiedniego
zbędne
jest
zaimplementowanie
odpowiedniego
modelu
Symulacja
i wyniki
i wyniki
ytutywnego.
Model
materiałowy
ma
zadanie
opisykonstytutywnego.
Model
materiałowy
ma
za
zadanie
opisyzbędne
jest
zaimplementowanie
odpowiedniego
modelu
względna,
Symulacja
badali
wpływ
doboru
parametrów
modelu
Johnsona-Cooka
Symulacja
i wyniki
Symulacja
i Symulacja
wynikid 1 ÷di wyniki
konstytutywnego.
Model
materiałowy
ma
za
zadanie
opisytywnego.
Model
materiałowy
ma
za za
zadanie
opisy5 - stałe, zależne od materiału parametry
konstytutywnego.
Model
materiałowy
ma
za
zadanie
opisywiązki
między
naprężeniami
i
odkształceniami
wystęwać
związki
między
naprężeniami
i
odkształceniami
wystękonstytutywnego.
Model
materiałowy
ma
za
zadanie
opiη- stosunek naprężeń normalnych do
inicjacji
zniszczenia,
oraz
różnych
metod
sieciowania
na
wyniki
symulacji
procezwiązki
między
naprężeniami
i odkształceniami
wystęązki
naprężeniami
i odkształceniami
wystęwać między
związkiwać
między
naprężeniami
i odkształceniami
wystęSymulacja
i wyniki
Na
potrzeby
symulacji
przyjęto
narzędzie,
jako
ciało
nieNa
potrzeby
symulacji
przyjęto
narzędzie,
jakociało
ciałonienieymi
w materiale
w obszarze
odkształceń
plastycznych,
pującymi
wmateriale
materiale
wobszarze
obszarze
odkształceń
plastycznych,
sywać
związki
między
naprężeniami
i odkształceniami
Na
potrzeby
symulacji
przyjęto
narzędzie,
jako
naprężenia
zastępczego
Hubera.
suw pującymi
toczenia
stopu
Ti-6Al-4V.
Strategie
sieciowania
(z
anNa
potrzeby
symulacji
przyjęto
narzędzie,
jako
ciało
nieNawypotrzeby
symulacji
przyjęto
narzędzie,
jako
ciało nieww
wodkształceń
odkształceń
plastycznych,
i w materiale
w obszarze
odkształceń
plastycznych,
pującymi
materiale
obszarze
plastycznych,
odkształcalne.
Wyznaczane
numerycznie
były
jedynie
ododkształcalne.
Wyznaczane
numerycznie
były
jedynie
odzniszczenia
materiału
[4].
We
współczesnych
badaaż
do
zniszczenia
materiału
[4].
We
współczesnych
badaodkształcalne.
Wyznaczane
numerycznie
gielskiego
-materiału
meshingu)
oraz
wpływ
nawspółczesnych
wyniki
symulacji
odkształcalne.
numerycznie
były jedynie
od- były
odkształcalne.
Wyznaczane
numerycznie
były jedynie
od-jedynie odw materiale
w
obszarze
odkształceń
plastyczażstępującymi
do zniszczenia
materiału
[4]. We
bada-Wyznaczane
niszczenia
materiału
[4]. We
współczesnych
badaaż do zniszczenia
[4].
Weich
współczesnych
badaNanaprężeń
potrzeby
symulacji
narzędzie
jako ciało
kształcenia
i Parametry
rozkład
wskrawania
materiale
obrabianym.
rozkład
naprężeń
materiale
obrabianym.
wykorzystuje
się
szereg
modeli
materiałowych,
jedniach
wykorzystuje
się
szereg
modeli
materiałowych,
procesu
iprzyjęto
własności
materiału
kształcenia
i iw
rozkład
wwobrabianym.
materiale
obrabianym.
kształcenia
i jedrozkład
naprężeń
materiale
obrabianym.
przedstawiono
wmodeli
pracy
[2].
Analiza
naprężeń
własnych
po-jedkształcenia
ikształcenia
rozkład
naprężeń
wnaprężeń
materiale
niach
wykorzystuje
się
szereg
modeli
materiałowych,
ykorzystuje
się
szereg
materiałowych,
jedniach
wykorzystuje
się
szereg
modeli
materiałowych,
jednych,
aż
do
zniszczenia
materiału
[4].
We
współczesnych
nieodkształcalne.
Wyznaczane
byłynana
jedynie
Ustalono
stałą
wielkość
pojedynczego
węzła
siatki
na
0,01
Ustalono
stałą
wielkość
pojedynczego
węzła
siatki
0,01
najczęściej
modelowania
stopów
metali
nakże
najczęściej
do
modelowania
Ustalono
stałą
wielkość
pojedynczego
węzła
siatki
0,01
Ustalono
stałą
wielkość
pojedynczego
węzła
siatki
nanumerycznie
0,01
wstających
skrawania
stopu
Ti-6Al-4V
wstopów
oparciu
ometali
Ustalono
stałą
wielkość
pojedynczego
węzła
siatki
na
0,01
nakże
najczęściej
do
modelowania
stopów
metali
najczęściej
dodo podczas
modelowania
stopów
metali
nakże
najczęściej
dowykorzystuje
modelowania
stopów
metali
badaniach
się
szereg
modeli
materiałowych,
całkowitej
długości
modelu
przedmiotu
obrabianego.
odkształcenia
i
rozkład
naprężeń
w
materiale
obrabianym.
całkowitej
długości
modelu
przedmiotu
obrabianego.
zystywany
jest
model
Johnsona-Cooke'a
(J-C).
wykorzystywany
jest
model
Johnsona-Cooke'a
(J-C).
Przyjęte
własności
fizyczne
materiału
obrabianego
podacałkowitej
długości
modelu
przedmiotu
obrabianego.
badania
eksperymentalne
i
symulacje
z
wykorzystaniem
całkowitej
długości
modelu
przedmiotu
obrabianego.
całkowitej
długości
modelu
przedmiotu
obrabianego.
wykorzystywany
jest
model
Johnsona-Cooke'a
(J-C).
stywany
jest
model
Johnsona-Cooke'a
(J-C). stopów
wykorzystywany
jest najczęściej
model
Johnsona-Cooke'a
(J-C). metali wyjednakże
do modelowania
Ustalono
stałą wielkość
pojedynczego
węzła siatki
na 0,01
ne zostały
w tablicy
I. Zaczerpnięte
z [1] wielkości
parameróżnych
modeli materiałowych
przeprowadzona
w
korzystywany
jest model została
Johnsona-Cooka.
Uwzględnia
nż.
Krzysztof
Jarosz
([email protected],
mgr
inż.
całkowitej
długości
modelu
przedmiotu
obrabianego.
*mgr
inż.
Krzysztof
Jarosz
([email protected],
mgr
inż.
trów
modelu
Johnsona-Cooke'a
oraz
parametrów
dekohezji
[3],
a
dwa
odmienne
podejścia
procesu
*mgr
inż.
Krzysztof
Jarosz
([email protected],
mgrinż.
*mgr
inż.
Krzysztof
Jarosz
([email protected],
mgr
Krzysztof
Jarosz
([email protected],
mgrdo
inż.symulacji
*mgr
inż.pracy
Krzysztof
Jarosz
([email protected],
mgr inż.
TABLICA
I.inż.
Własności
fizyczne
stopustopu
Ti-6Al-4V
[1]
TABLICA
I.Własności
Własności
fizyczne
stopu
Ti-6Al-4V[1]
[1]
on
wpływ
umocnienia
materiału,
prędkości
odkształcenia,
I.w
fizyczne
stopu
Ti-6Al-4V
TABLICA
I. prof.
Własności
fizyczne
stopu
[1]symulacyjne
TABLICA
I.TABLICA
Własności
fizyczne
Ti-6Al-4V
[1]
Löschner
([email protected]),
dr
hab.
Piotr
Niesłony,
prof.
Piotr
Löschner
([email protected]),
hab.
inż.
Piotr
Niesłony,
tablicy Ti-6Al-4V
II. Badania
w układzie
Piotr
Löschner
([email protected]),
dr
hab.
inż.Piotr
Piotr
Niesłony,
prof.przedstawiono
Piotr
Löschner
([email protected]),
drdr
hab.
Niesłony,
prof.
wiercenia
przedstawiono
w pracach
[4,
5].inż.
chner
([email protected]),
dr hab.
inż.
Piotr
Niesłony,
prof.
Piotr Löschner
([email protected]),
drinż.
hab.
inż.
Piotr
Niesłony,
prof.
3
3
[email protected])
- Katedra
Technologii
Maszyn
i
PO([email protected])
([email protected])
Katedra
Technologii
Maszyn
3 dla
TABLICA
I.ρ,
Własności
fizyczne
stopu
Ti-6Al-4V
3 E,
3prowadzono
ρ, Piotr
kg/m
Moduł
Younga
Pa
Poissona
Katedra
Technologii
Maszyn
Gęstość
kg/m
Moduł
Younga
E,
Liczba
Poissona
PO
- --Katedra
Technologii
Maszyn
i 3iipłaskim
[email protected])
- Krzysztof
Katedra
Technologii
Maszyn
iMaszyn
f = ν νν
parametrów
skrawania:
posuw
PO ([email protected])
- Jarosz
Katedra
Technologii
i Gęstość
Gęstość
ρ,kg/m
kg/m
Moduł
Younga
E,Pa
Paν Liczba
Liczba
Poissona
Gęstość
ρ,
Moduł
E,
Poissona
Gęstość
ρ,
kg/m
Moduł
Younga
E,
Pa
Liczba
Poissona
νPa
Gęstość
ρ, kg/m
Moduł
Younga
E, Liczba
PaYounga
Liczba
Poissona
ν[1]
*PO
Mgr ([email protected])
inż.
([email protected]),
mgr
inż.
9
matyzacji
Produkcji,
Wydział
Mechaniczny,
Politechnika
Automatyzacji
Produkcji,
Wydział
Mechaniczny,
Politechnika
9 991 m/s, kąt natarcia
9
Automatyzacji
Produkcji,
Wydział
Mechaniczny,
Politechnika
4430 4430
11∙10
Automatyzacji
Produkcji,
Wydział
Mechaniczny,
Politechnika
4430
11∙10
0,33
yzacji
Produkcji,
Wydział
Mechaniczny,
Politechnika
3 skrawania
Automatyzacji
Produkcji,
Wydział
Mechaniczny,
Politechnika
γ= ν
v c0,33
=
0,2 mm/obr,
prędkość
Modelowanie
procesu
formowania
4430
11∙10
0,33
4430
11∙10
0,33
Löschner
([email protected]),
dr
hab.
inż.wióra
Piotr
Niesłony prof.
PO
(p.niesloGęstość
ρ,9kg/m
Moduł
Younga
E, 0,33
Pa
Liczba
Poissona
4430
11∙10
0,33
11∙10
ka
Opolska
Opolska
Opolska
Opolska
[email protected])
– Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji,
0,01
0°, promień 4430
zaokrąglenia krawędzi
skrawającej r n =0,33
11∙109
Mechaniczny, Politechnika
DoWydział
przeprowadzenia
symulacjiOpolska
procesu skrawania niemm.
zbędne jest zaimplementowanie odpowiedniego modelu
Symulacja i wyniki
konstytutywnego. Model materiałowy ma za zadanie opisywać związki między naprężeniami i odkształceniami wystęNa potrzeby symulacji przyjęto narzędzie, jako ciało niepującymi w materiale w obszarze odkształceń plastycznych,
p
p
MECHANIK
NR 10/2016
+
1457
MECHANIK NR .../20...
TABLICA
II. Parametry
modelu
Johnsona-Cooke'a
TABLICA
II. Parametry
modelu
Johnsona-Cooka
oraz stałe oraz
dla
stałe dla
modelu
dekohezji
stopu tytanu
Ti-6Al-4V [1]
modelu
dekohezji
stopu
tytanu Ti-6Al-4V
[1]
A, Pa
A, Pa
6
B, B,
Pa Pa
6
6
6
862∙10
331∙10
862∙10
331∙10
d1 d 1
-0,09
-0,09
d2 d 2
0,25
0,25
CC
nn
0.012
0,012
d3 d 3
-0,5
-0,5
0.34
0,34
d4
mm
0.8
0,8
d4
0,0014
0,0014
𝜀𝜀̅̇0,, ss-1-1
11
d5 d 5
3,87
3,87
Wyniki symulacji z obszarem dekohezji materiału obraWyniki symulacji z obszarem dekohezji materiału obrabianego przedstawiono w trzech sekwencjach na rys. 1÷2.
bianego przedstawiono w trzech sekwencjach na rys. 1÷2.
Rys.
Obraz
spęczania
wióra
z widocznymi
odkształceniami
Rys.
3. 3.
Obraz
spęczania
wióra
wrazwraz
z widocznymi
odkształceniami
siatki
siatki
MES w płaszczyzn
obrębie płaszczyzn
MES
w obrębie
poślizgu poślizgu.
Otrzymanodobrą
dobrązgodność
zgodnośćeksperymentu
eksperymentuz zsymulacją,
symulacją,
Otrzymano
potwierdzapoprawność
poprawnośćzastosowanych
zastosowanychmodeli
modelimateriamateriacocopotwierdza
łowychodnośnie
odnośnie do
toczenia
tego
stopu
tytanu,
w szczególnołowych
toczenia
tego
stopu
tytanu
– dotyczy
dotyczy tozastosowanego
zastosowanego modelu
modelu dekohezji.
dekohezji.
tości
zwłaszcza
a)
b)
Rys.
1. Początek
procesu
skrawania.
Widok
stanu naprężenia
Rys.
1. Początek
procesu
skrawania.
Widok stanu
naprężenia
przed rozprzed rozdzieleniem
pos czasie 0.02 s
dzieleniem
materiału pomateriału
czasie 0,02
Rys. 4 Kąt poślizgu wyznaczony eksperymentalnie [6] (a) oraz na
podstawie
symulacji
MES (b) eksperymentalnie [6] (a) oraz na podRys.
4. Kąt poślizgu
wyznaczony
stawie symulacji MES (b)
Podsumowanie
Podsumowanie
• Uzyskanie dobrej zgodności wartości kąta poślizgu wy-
znaczonego z symulacji i eksperymentu potwierdza po-
Rys.
2. 2.
Dekohezja
materiału
obrabianego
z przemieszczeniem
się wióra
Rys.
Dekohezja
materiału
obrabianego
z przemieszczeniem
się
względem
płaszczyzny
poślizgu. Czas
symulacji
s
wióra względem
płaszczyzny
poślizgu.
Czas0,07
symulacji
0,07 s
Początkowy
rozkładem naprężeń
naprężeńw
Początkowy etap
etap skrawania
skrawania zz rozkładem
wstrefie
strefieobróbki
obróbki
przedstawiono
1. Wyraźnie
wiprzedstawiono
na na
rys.rys.
1. Wyraźnie
widoczny
doczny
jest obszar
występowania
naprężeń
o wysokich
jest obszar
występowania
naprężeń
o wysokich
wartowartościach,
można
za naprężenia
krytyczne.
ściach, którektóre
można
uznaćuznać
za naprężenia
krytyczne.
KształKształtują
się one
wzdłuż
płaszczyznypoślizgu.
poślizgu.Efektem
Efektują się one
wzdłuż
liniilinii
płaszczyzny
przekroczenia
wartości
wytrzymałości
na rozerwanie
matetem
przekroczenia
wartości
wytrzymałości
na rozerwanie
riału jest jest
uzyskanie
dekohezji
materiału
wzdłuż
płaszczyzny
materiału
uzyskanie
dekohezji
materiału
wzdłuż
płaszpoślizgu
(rys.2) i(rys.
uformowanie
segmentusegmentu
wióra.
czyzny
poślizgu
2) i uformowanie
wióra.
Badając
poprawność
modelu
konstytutywnego
Badając poprawność modelu konstytutywnego wraz
wraz z
MES
modelem
dekohezji
zaobz wprowadzonym
wprowadzonymdodosystemu
systemu
MES
modelem
dekohezji,
serwowano zjawisko
spęczenia
wiórawióra
(rys. (rys.
3). Model
symuzaobserwowano
zjawisko
spęczenia
3). Model
lacyjny pozwolił
na nauwidocznienie
symulacyjny
pozwolił
uwidocznienieefektu
efektu kształtowania
kształtowawióra wraz z pokazaniem obszarów odkształcenia siatki
nia wióra wraz z pokazaniem obszarów odkształcenia siatki
MES w obrębie płaszczyzn poślizgu. Ten efekt symulacji
MES
w obrębie płaszczyzn poślizgu. Ten efekt symulacji
potwierdził jakościowa poprawność zastosowanych modeli
potwierdził
jakościową poprawność zastosowanych modeli
materiałowych.
materiałowych.
Z symulacji wynika, że wartości naprężeń krytycznych w
Z symulacji
wynika,
że wartości
naprężeń
obszarze
dekohezji
kształtują
się na
poziomiekrytycznych
nieco ponad
w1000
obszarze
kształtują
się na
poziomie nieco
MPa, dekohezji
co jest zgodne
z granicą
wytrzymałości
stopu
ponad
MPa,[3].
co Powstający
jest zgodnewiór
z granicą
wytrzymałości
tytanu1000
Ti-6Al-4V
ma strukturę
segmenstopu
Ti-6Al-4V
Powstający
wiór ma strukturę
tową,tytanu
co widoczne
jest [3].
na rys.
3 oraz potwierdzają
to wyniki
segmentową
(rys.
3), co potwierdzają
eksperymentu
eksperymentu
przedstawione
na rys. wyniki
4a.
Weryfikację na
eksperymentalną
wyników symulacji odnoprzedstawione
rys. 4a.
śnie
procesu formowania
wióra przeprowadzono
w oparciu
Weryfikację
eksperymentalną
wyników symulacji
odo danedo
eksperymentalne
wyznaczone
pracy Sagapuram i
nośnie
procesu formowania
wióraw przeprowadzono
[6]. Porównanie
wartości kąta poślizgu
przy skrawaniu
win.oparciu
o dane eksperymentalne
wyznaczone
w praTi-6Al-4V wyznaczonego
eksperymentalnie
oraz
cystopu
[6]. Porównanie
wartości kąta poślizgu
przy skrawaniu
symulacyjnie
przedstawiono
odpowiednio
na rys. 4a i 4b.
stopu
Ti-6Al-4V
wyznaczonego
eksperymentalnie
oraz
symulacyjnie przedstawiono odpowiednio na rys. 4a i 4b.
prawność dobrej
zastosowane
modelu
dekohezji
dla badanego
●● Uzyskanie
zgodności
wartości
kąta poślizgu
wystopu tytanu
i ustalonych
warunków obróbki.
znaczonego
z symulacji
i eksperymentu
potwierdza pow trakcie
symulacji,
proces
spęczania
• Zaobserwowano,
prawność
zastosowanego
modelu
dekohezji
dla badanego
wióra,
w ramach
którego
system MES
poprawnie modyfistopu
tytanu
i ustalonych
warunków
obróbki.
elementów
skończonych.
Determinuje
●● Wkował
trakciesiatkę
symulacji
zaobserwowano
proces
spęczaniato
możliwość
realizacji
procesu
symulacji
w
sposób
wióra, w ramach którego system MES poprawnie ciągły.
modyże wykorzystanie
metody
modelowania
• Potwierdzono,
fikował
siatkę elementów
skończonych.
Determinuje
to
MES w oparciu o model J-C wraz z zaproponowanym
możliwość realizacji procesu symulacji w sposób ciągły.
modelem dekohezji pozwala na numeryczną analizę pro●● Potwierdzono, że wykorzystanie MES w oparciu o mocesu formowania wióra w strefie skrawania testowanego
del Johnsona-Cooka
wraz z zaproponowanym modelem
stopu tytanu.
dekohezji pozwala na numeryczną analizę procesu formowania wióra w strefie skrawania testowanego stopu
LITERATURA
tytanu.
1. Zhang, Y., Outeiro, J. C., Mabrouki, T. "On the selection of
Johnson-Cook constitutive model parameters for Ti-6Al-4V using
LITERATURA
three types of numerical models of orthogonal cutting". ProcediaCIRP. Vol. 31 (2015): pp. 112÷117.
1.Zhang Y., Outeiro, J.C., Mabrouki T. “On the selection of Johnson-Cook
2. Niesłony, P., Grzesik, W., Chudy, R., &Habrat, W. "Meshing
constitutive model parameters for Ti-6Al-4V using three types of nustrategies in FEM simulation of the machining process". Armerical models of orthogonal cutting”. Procedia CIRP. Vol. 31 (2015):
chives of Civil and Mechanical Engineering. Vol. 15 (2015): pp.
pp. 112÷117.
62÷70.
2.Niesłony P., Grzesik W., Chudy R., Habrat W. “Meshing strategies in
3.FEM
Niesłony,
P.,ofGrzesik,
W., Laskowski,
P., &Sienawski,
J. Me"Nusimulation
the machining
process”. Archives
of Civil and
merical
and
experimental
analysis
of
residual
stresses
generatchanical Engineering. Vol. 15 (2015): pp. 62÷70.
ed inP., Grzesik
the machining
Ti6Al4V J.titanium
3.Niesłony
W., LaskowskiofP., Sienawski
“Numericalalloy".
and
ProcediaCIRP.
Vol.of13
(2014):
pp. 78÷83.
experimental
analysis
residual
stresses
generated in the machining
4.of Ti6Al4V
Kosmol,titanium
J., & Mieszczak,
W. "Zastosowanie
metody
alloy”. Procedia
CIRP. Vol. 13 (2014):
pp.elementów
78÷83.
skończonych
do modelowania
procesu
wiercenia".
Modelowanie
4.Kosmol
J., Mieszczak
W. „Zastosowanie
metody
elementów
skończoInżynierskie.
nr6 (2009):
s. 169÷176.
nych
do modelowania
procesu
wiercenia”. Modelowanie Inżynierskie.
5.Nr Matsumura,
T., Tamura, S. "Cutting Simulation of Titanium Alloy
6 (2009): s. 169÷176.
Drilling with
Energy S.
Analysis
FEM". ProcediaCIRP.
5.Matsumura
T., Tamura
“Cuttingand
Simulation
of Titanium AlloyVol.
Drill-31
pp.252÷257.
ing(2015):
with Energy
Analysis and FEM”. Procedia CIRP. Vol. 31 (2015):
6.pp. 252÷257.
Sagapuram, D., Yeung, H., Guo, Y., Mahato, A., M'Saoubi, R.,
Compton,D.,
W.Yeung
D., Chandrasekar,
S. "On
of R.,
flowCompton
instabili6.Sagapuram
H., Guo Y., Mahato
A., control
M’Saoubi
ties Chandrasekar
in cutting of metals".
CIRP Annals-Manufacturing
TechnoloW.D.,
S. “On control
of flow instabilities in cutting
of
gy.
Vol.
64 (2015):
49÷52.
me­
tals”.
CIRP
Annals pp.
– Manufacturing
Technology. Vol. 64 (2015):
pp. 49÷52....
■■