Özet: Derin delik işleme, kapalı eşik durumunda örtüşür ve takımın kesme durumu doğrudan gözlemlenemez.Metal plastik şekillendirme simülasyon yazılımı DEFORM-3D, derin delik delme sürecini sonlu elemanlar yöntemiyle dinamik olarak simüle etmek, işleme sürecindeki sıcaklık ve gerilme değişikliklerini tahmin etmek, farklı delme parametreleri altında sıcaklık ve eşdeğer gerilme değişikliklerini karşılaştırmak ve Farklı kesme hızları altında kesme sıcaklığı ve eşdeğer sol kuvvetin değişim eğrilerini elde edin.Sonuçlar, kesme derinliğinin artmasıyla kesme sıcaklığının arttığını ve kademeli olarak kararlı olma eğiliminde olduğunu göstermektedir;Kesme sıcaklığı, kesme hızı ile orantılıyken, kesme parametrelerinin değişmesiyle etki kuvveti çok fazla değişmez.
Anahtar sözcükler: derin delik Rugong;Şekil -3D;sondaj
Derin delik işleme, delik işlemedeki en zor işlemlerden biridir ve derin delik delme teknolojisi, derin delik işleme teknolojisinin temel teknolojisi olarak kabul edilir.Geleneksel işleme yöntemi zaman alıcı ve emek yoğundur ve derin delik işlemenin hassasiyeti yüksek değildir, ayrıca sık takım değiştirme sorunu ve takım kırılma riski vardır [1].Silahla delme şu anda ideal bir işleme yöntemidir.Derin delik işleme sürecinde, sondaj borusu ince ve uzundur, sapması kolaydır, titreşim oluşturur ve üretilen ısı ve kesme omuzunun boşaltılması kolay değildir.Takımın kesme durumunu doğrudan gözlemlemek mümkün değildir.Şu anda, kesme alanındaki sıcaklık değişimini ve dağılımını gerçek zamanlı olarak izlemenin ideal bir yolu yoktur [w].Kesme sesini dinleyerek, talaşları izleyerek, titreşime ve diğer görünüm fenomenlerine dokunarak kesme işleminin normal olup olmadığına karar vermek için yalnızca deneyim kullanılabilir.
Son yıllarda, bilgisayar donanım teknolojisi ve sayısal simülasyonun hızlı gelişimi ile simülasyon teknolojisi, bu sorunu çözmek için verimli bir bilimsel ve teknolojik yol sağlamaktadır [4].Simülasyon delme, derin deliklerin işleme doğruluğunu, kararlılığını ve verimliliğini artırmak için büyük önem taşır.Şu anda, bazı bilim adamları, bazı gelişmiş ölçüm yöntemleri ve yazılım analizi yoluyla işleme sürecini dolaylı olarak yargılayabilir veya tahmin edebilir.Örneğin, Xi'an Jiaotong Üniversitesi'nden Ding Zhenglong ve diğer bilim adamları, derin deliklerin iç çapını ölçmek için çevrimiçi bir ölçüm platformu kurdu [5], ancak işleme süreci çevrimiçi olarak izlenemedi;bazı mühendisler, takım tezgahının geleneksel yapısını değiştirerek derin deliklerin işleme teknolojisini geliştirdi.Örneğin, kesme omzunun işlemden sonra delik duvarını çizmesini önlemek için, takım tezgahı mili ters bir yapıda kullanıldı ve kesme sıvısının kendi ağırlığı ve kesme omzu talaşların daha düzgün bir şekilde boşaltılmasını sağlamak için kullanıldı. sondaj borusunun [6] V şeklindeki oluğundan ve diğer önlemlerden, Delme kalitesini etkili bir şekilde iyileştirin.
Bu yazıda, delme sürecini dinamik olarak simüle etmek için Def 〇 rm-3D metal plastik şekillendirme simülasyon yazılımı kullanılmıştır;Farklı kesme hızları altında sıcaklık ve gerilim değişiklikleri elde edilir ve derin deliğin işleme etkisi önceden tahmin edilir, bu da derin delik işleme soğutma sıvısının tasarımı ve uygulanması için bir temel sağlar.
1. Silah matkabının çalışma prensibi ve delme teknolojisi
1.1 Silahlı matkabın çalışma prensibi
Tabancalı matkap, derin deliklerin işlenmesi için ana araçtır.Bir delmeden sonra iyi doğruluk ve düşük yüzey pürüzlülüğü özelliklerine sahiptir [7].Tabancalı matkabın temel yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir.
Şekil 1 Tabanca Matkabının Temel Yapısı
Tabancalı matkap, kafa, sondaj borusu ve saptan oluşur.Kafa, genellikle sinterlenmiş karbürden yapılan tüm tabanca matkabının kilit parçasıdır.İki tip vardır: genellikle sondaj borusu ile kaynak yapılan entegre tip ve kaynaklı tip.Silah matkabının sondaj borusu genellikle özel alaşımlı çelikten yapılır ve iyi bir mukavemet ve sertliğe sahip olması için ısıl işlemden geçirilir ve yeterli mukavemet ve tokluğa sahip olmalıdır;Tabanca matkabının sapı, aleti takım tezgahı miline bağlamak için kullanılır ve belirli standartlara göre tasarlanır ve üretilir.
1.2 Tabanca delme işlemi
Çalışma sırasında, tabanca matkabının kolu takım tezgahının miline kenetlenir ve matkap ucu iş parçasına delme için kılavuz delikten veya kılavuz manşondan girer.Matkap bıçağının benzersiz yapısı, kesme doğruluğunu sağlayarak kendi kendine rehberlik rolünü oynar.Önce pilot deliği işleyin ve ardından belirli bir besleme hızında, yani Şekil 2'deki noktada pilot delikte 2~5 mm'ye ulaşın. Aynı zamanda, ara soğutma ile soğutucuyu açın;Pilot deliğe ulaşıldıktan sonra normal hızda işlemeye başlayın.İşleme sürecinde, aralıklı beslemeyi benimseyin ve her seferinde besleme yapın!2 derinlik, derin delik ve kısa omuz gerçekleştirme;İşleme bittiğinde ve varlıktan ayrıldığında, önce takımı hızlı bir hızda delik tabanından belirli bir mesafeye çekin, ardından pilot delikten düşük hızda çıkın ve son olarak işleme iş parçasından hızla ayrılın ve soğutma sıvısını kapatın.Tüm süreç Şekil 2'de gösterilmektedir. Şekildeki noktalı çizgi hızlı beslemeyi, düz çizgi ise yavaş beslemeyi temsil etmektedir.
2. Derin delik delme kuvvetinin analizi
Diğer metal kesme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, derin delik delme ile diğer metal kesme yöntemleri arasındaki en önemli fark, derin delik delmenin kapalı boşlukta delmek için kılavuz bloğun konumunu ve desteğini kullanmasıdır.Takım ile iş parçası arasındaki temas, bıçak+91'in tek teması değil, aynı zamanda takım üzerindeki ek kılavuz blok ile iş parçası arasındaki temastır.
Şekil 3'te gösterildiği gibi Derin delik matkabı üç parçadan oluşur: kesici takım gövdesi, kesici diş ve kılavuz blok.Kesici gövde içi boş.Kesme omuzu ön uçtan girer ve sondaj borusu boşluğundan boşalır.Arka diş, sondaj borusuna bağlanmak için kullanılır.Kesici dişlerdeki ana kesici kenar, dış kenar ve iç kenar olmak üzere ikiye ayrılır.
Örnek olarak çok bıçaklı iç omzun derin deliğindeki kobalt alındığında, yardımcı bıçak ve iki kılavuz blok aynı çevre üzerindedir ve üç noktalı sabit daire kendinden kılavuzludur.Üzerindeki kuvvet analiz edilir.Basitleştirilmiş mekanik model Şekilde gösterilmiştir.
4. (1) Kesme kuvveti F. Derin delik takımlarındaki kesme kuvveti, karşılıklı olarak dik teğet kuvvetler F,, ve radyal kuvvetler F ve eksenel kuvvet radyal kuvveti olarak ayrıştırılabilir ve eksenel kuvvet radyal kuvveti doğrudan takım bükme deformasyonuna yol açar, eksenel kuvvet takımı artırır aşınma, kesme kenarındaki teğetsel kuvvet ise esas olarak tork üretir.İşleme sürecinde, işleme kalitesini ve verimliliğini sağlama öncülüğünde eksenel kuvveti ve torku mümkün olduğunca azaltmak her zaman umulur.Genel olarak, aletin hizmet ömrü doğrudan eksenel kuvvet ve tork ile bağlantılıdır.Aşırı eksenel kuvvet, matkap ucunun kırılmasını kolaylaştırır ve aşırı tork, hurdaya [1 °] kadar takımın aşınmasını ve kırılmasını da hızlandırır.
(2) Sürtünme F/.Kılavuz blok delik duvarına göre döndüğünde sürtünme/ve/2 oluşur;Kılavuz blok ile delik duvarı arasındaki eksen boyunca hareket ederken eksenel sürtünme /lu ve 7L'dir;
(3) Ekstrüzyon kuvveti Ekstrüzyon kuvveti, delik duvarının elastik deformasyonundan kaynaklanır.Kılavuz blok ile delik duvarı arasındaki ekstrüzyon kuvveti M ve ^ 2'dir. Kuvvet sistemi dengesi ilkesine göre şu bilinebilir:
Nerede: dikey kesme kuvvetinin bileşke kuvvetidir;F ,.Radyal kesme kuvvetinin sonucudur;F, çevresel kesme kuvvetinin sonucudur.Yalnızca Coulomb sürtünme katsayısının dikkate alındığı varsayıldığında, kılavuz blok üzerindeki eksenel sürtünme ve çevresel sürtünme eşittir.Doğrudan deney yoluyla olabilir
Derin delik işleme sırasında ölçülen M ve F torkunu bağlayın.
Belirli bir matkap ucu için nominal çapı ve kılavuz bloğun konum açısı belirlenir.Ayrıca kesme kuvvetinin ampirik eksenel kuvveti, ana kesme kuvvetinin yarısı kadardır.Yukarıdaki formül sentezlenerek kesme kuvveti bileşenleri ve kılavuz blok üzerindeki kuvvet hesaplanabilir.
3. Silah matkabının delme simülasyonu
İç banketin derin delik delme işlemi kapalı veya yarı kapalı durumda gerçekleştirilir.Kesme ısısının dağılması kolay değildir, omuzun düzenlenmesi zordur ve işlem sisteminin sertliği zayıftır.Delme işleminde üretilen soğutma sıvısı kesme alanına giremediğinde, soğutma ve yağlamanın zayıf olmasına neden olur, takım sıcaklığı keskin bir şekilde yükselir ve takım aşınmasını hızlandırır;Delme derinliğinin artmasıyla takım çıkıntısı artar ve delme işlemi sisteminin rijitliği azalır.Tüm bunlar, içten talaş kaldırma ile derin delik delme işlemi için bazı özel gereksinimler ortaya koymaktadır.Bu makale, derin delik delme işlemini optimize etmek için bir temel sağlayan gerçek işleme koşullarının yeniden üretim simülasyonu yoluyla kesme işleminde üretilen ısı ve kesme kuvvetini tahmin etmektedir.3.1 Delme parametrelerinin ve malzeme özelliklerinin tanımı DEFORM, metal şekillendirme sürecini analiz etmek için bir dizi sonlu eleman tabanlı süreç simülasyon sistemidir.Tüm işleme sürecini bilgisayarda simüle ederek, mühendisler ve tasarımcılar çeşitli çalışma koşulları altındaki olumsuz faktörleri önceden tahmin edebilir ve işleme sürecini etkin bir şekilde iyileştirebilir nM2].Bu yazıda, simülasyon aracı modelinin çizilmesi için 3D modelleme yazılımı Pm/E kullanılmış ve model STL formatı Deform - 3D'ye aktarılarak kaydedilmiştir. Ayarlanan kesme parametreleri ve koşulları Tablo 1'de gösterilmiştir.
(1) Çalışma koşullarının ayarlanması: işleme türü olarak delmeyi seçin, birim standardı SI'dir, kesme hızını ve ilerleme hızını girin, ortam sıcaklığı 20t: iş parçası temas yüzeyinin sürtünme faktörü 0,6, ısı transferi katsayısı 45 W/m2'dir.0C ve termal erime 15 N/mm2/X'dir.
(2) Takım ve iş parçasının ayarlanması: takım serttir, malzeme 45 çeliktir, iş parçası plastiktir ve malzeme WC karbürdür.
(3) Nesneler arasındaki ilişkiyi ayarlayın: D e formun ana bağımlı ilişkisi, rijit gövdenin ana parça ve plastik gövdenin bağımlı olmasıdır, bu nedenle alet aktiftir ve iş parçası sürülür.
Tablo 1 İş Parçası ve Takım Ana Parametreleri
Farklı işlem parametrelerinin kesme işlemindeki sıcaklık, gerilim ve gerinim değişimlerine etkisini karşılaştırmak için Tablo 2'de gösterildiği gibi farklı delme parametreleri altında simülasyon gerçekleştirilmiş ve sonuçlar gözlemlenmiştir.
Tablo 2 Tabanca delme parametreleri
3.2 Sondaj simülasyonu ve sonuç analizi
(1) Sıcaklık
Talaşlı imalatta tüketilen enerjinin çoğu ısı enerjisine dönüştürülür.Bu ısı, kesme bölgesinin sıcaklığının yükselmesine neden olur. Takım aşınmasını, işleme hassasiyetini ve iş parçasının yüzey kalitesini doğrudan etkiler.Yüksek hızlı metal kesmede, şiddetli sürtünme ve kırılma, yerel sıcaklığın kısa sürede çok yüksek sıcaklığa yükselmesine neden olur.Tabancalı delmede, ısı esas olarak metal kesme omzunun deformasyonundan, matkap destek pedi ile iş parçası deliği pedi arasındaki sürtünmeden ve kesici omzun takım talaş yüzeyindeki sürtünmesinden gelir [13].Tüm bu ısının kesme sıvısı tarafından soğutulması gerekir.Delme işleminin simülasyonu ile iş parçasının temas alanındaki sıcaklık değişimleri farklı hızlarda ve ilerlemelerde elde edilir.Bu veriler, derin delik işleme sırasında soğutma sistemini optimize etmek için bir tasarım temeli sağlar.Delme işlemini simüle etmek için bilgisayarın yüksek performans gereksinimleri nedeniyle, tüm delik işleme prosesini simüle etmek uzun zaman alır.Delme simülasyonunun adım boyutunu ayarlayarak, kararlı işleme elde etmek için simülasyon derinliği kontrol edilir.
Simülasyon koşulu ayarı Simülasyon adım sayısı 1000, simülasyon aralığı adım sayısı 50 olarak ayarlanmıştır ve veriler her 50 adımda bir otomatik olarak kaydedilir;Deform-3D, uyarlanabilir ağ oluşturma teknolojisini benimser.İş parçası plastik bir gövdedir.Ağ oluşturma, kesme kuvvetini hesaplamak için kullanılır.Mutlak eleman tipi Şekil 5'te gösterilmektedir ve simülasyon sonuçları
Tablo 3.
Şekil 5 Derin delik matkabının sonlu eleman modeli ve delme işlemi
Tablo 3 Adımlarla Kesme Hızı ve Sıcaklığı Veri Toplama
Tablo 3'teki veriler analiz edilerek ve işlenerek, üç çalışma koşulunda adım sayısı ile iş parçası kesme alanının sıcaklık değişiminin eğrileri Şekil 6'da gösterildiği gibi elde edilir.
Şekil 6, delme hızının iş parçası temas alanının sıcaklığı üzerinde büyük bir etkisi olduğunu göstermektedir.Delmenin başlangıcında, matkap ucu ve iş parçası temas etmeye başlar ve ilerleme hızı büyüktür.Takımın iş parçası üzerindeki keskin etkisi, ilk sıcaklığın büyük ölçüde değişmesine ve hızla yükselmesine neden olur.Delme kararlı olma eğiliminde olduğundan, eğri genellikle yumuşak hale gelir ancak yine de dalgalanır, bu derin delik işleme için normaldir.Matkap ucunun çapı küçük ve besleme hızı büyük olduğu için titreşim devam edecektir.
Delme hızının sıcaklık üzerinde büyük bir etkisi olduğu Şekil 6'dan da görülebilir.Hız arttıkça, delme sıcaklığı da artıyor.Sonlu eleman modelinin sonuçlarından, farklı delme hızlarında üretilen maksimum sıcaklık, matkap noktasının yakınındaki yerel deformasyon alanında meydana gelir, çünkü bu, takım omzunun plastik deformasyonu ve sürtünmesinin yoğunlaştığı yerdir.
Şekil 6 Temas Alanı Sıcaklığının Kesme Hızıyla Değişim Eğrisi
(2) Eşdeğer stres dağılımı
Von Mises gerilimi, kayma gerinimi enerjisine ve bir akma kriterine dayalı eşdeğer bir gerilimdir.Eşdeğer gerilmenin devreye girmesinden sonra, eleman gövdesinin gerilme durumu ne kadar karmaşık olursa olsun, sayısal değer üzerinde tek yönlü bir gerilmeyi taşırken oluşan gerilme olarak hayal edilebilir.Analizden elde edilen eşdeğer gerilme ve eşdeğer gerilme arasındaki karşılık gelen ilişki, sonlu eleman analizi yoluyla plastik deformasyonun neden olduğu iş parçası malzemesinin işlenme sertleşmesini yansıtır. Farklı delme hızlarında tabanca matkabın eşdeğer gerilme değişimleri elde edilir.Simülasyon aralığı 50 adımdır ve sonuçlar Tablo 4'te gösterildiği gibi her 50 adımda bir otomatik olarak kaydedilir.
Tablo 4 Adımlarla Kesme Hızı ve Eşit Kuvvet Veri Toplama
Eşdeğer gerilim ile adım sayısı arasındaki ilişkinin analizi Şekil 7'de gösterilmektedir. Farklı iş mili hızlarının işleme sırasında iş parçasının eşdeğer gerilimi üzerinde çok az etkisinin olduğu ve belirli bir aralık içinde dalgalandığı görülebilir. üç işleme koşulu altında maksimum eşdeğer gerilim değişiminin eğilimi çok benzerdir.
Delme eşdeğer gerilmesinin Şekil 7'deki eğrisi, delmenin ilk aşamasındaki gerilmenin büyük olduğunu göstermektedir.Delme derinliği sabit hale geldikçe eğri genellikle düşer ve yumuşak hale gelir.Aynı zamanda, gerilim ve gerinim analizi yoluyla, tabancalı matkabın maksimum eşdeğer gerilimi 1550 M Pa'dır ve toplam maksimum yer değiştirme 0,0823 m m'dir.
4. Sonuç
Derin delik kesme işlemi, Defo rm yazılımı kullanılarak etkin bir şekilde simüle edilir.Kesme işlemindeki sıcaklık değişimi ve gerilme değişimi analiz edilir ve kesme sıcaklığı ile kesme hızı arasındaki değişim eğrisi elde edilir.Bu, derin delik işlemenin kesme mekanizmasının incelenmesi, kesme parametrelerinin seçimi ve gerçek işlemede soğutma sisteminin tasarımı için belirli bir temel sağlar.