Teorija Rezanja Strugotina Naslage

TEHNOLOGIJA I i OSNOVE TEHNOLOGIJE I 1

MAINSKI FAKULTET U TUZLIKATEDRA - PROIZVODNE TEHNOLOGIJETEORIJA REZANJA

Ugao ravni smicanja - Merchant

Odreivanje ugla ravni smicanja pomou sila rezanja

Fp

Fsh

FR

F

F N

Fc

HIPOTEZA

U uslovima kada nema vanjskihogranienja (to je jedna odpretpostavki ortogonalnog rezanja), ravan smicanja e se postaviti tako da potrebna sila smicanja bude najmanja.


cos= Rsh FFsh

shsh A

F=

sinsinAbaA psh =

=

- sila smicanja izraena pomou rezultujue sile i ugla meu njima

- tangencijalna naprezanja u ravni smicanja

- povrina presjeka u ravni smicanja

( )[ ] sincos +=AFR

sh

2240

+==dd sh



Ugao ravni smicanja Lee i Shafer

HIPOTEZA:U uslovima kada nemavanjskih ogranienja

(jedna od pretpostavkiOR) ravan smicanja e

se postaviti tako da

ukupno utroena

energija u sistemu bude

minimalna.

Zanemarujui trenje na lenoj povrini alata (pretpostavka orogonalnog rezanja), ukupna energija utroena u sistemuje suma energije utroene u zoni smicanja, Esh, i energije utroene na grudnoj povrini alata E,.

EEE sh +=

WWW sh +=

tvFtvFW shsh +=

Koristei mogunost da se energija izrazi pomou rada dobije se:


Derivacijom rada po vremenu dobije se pojednostavljena jednaina, odnosno promatranje se svodi na analizu utroka snage:

vFvF

dtdW

dtdW

dtdW

shshsh +=+=

shshsh vF

dtdW = vFdt

dW =

Sila u ravni smicanja, Fsh, moe se predstaviti proizvodom specifine sile, ksh, i presjeka odvojene estice u ravnini smicanja, Ash :

sin1== pshshshsh abkAkF ( )

= cos

coscsh vv

( ) ( )

== cossincos

coscos

sin1

cpshcpshsh vabkvabk

dtdW



1Kvabk cpsh =Uvoenjem konstante:

( )

= cossincos

1KdtdWsh

Dobije se:

Drugi dio izraza, tj: ( )

cossincos

pretstavlja c

24 +=Ovaj dio utroka energije daje najmanji iznos pri poznatom uslovu, tj. pri:

Drugi dio energije koja se troi u procesu rezanja je energija potrebna za savladavanje otpora na grudnoj povrini alata, W. Analogno objanjenju za silu smicanja, sila na grudnoj povrini alata, F, moe se prikazati kao proizvod secifine sile na grudnoj povrini, k, i povrine kontakta strugotina - grudna povrine alata, A.

LbkAkF ==


Obzirom da svojstva materijala obratka, kao ni naprezanja kojima je strugotinaizloena na grudnoj povrini alata i u ravni smicanja nisu jednaka, specifina sila na grudnoj povrini alata, k, je manja od specifine sile u ravni smicanja, ksh. Prema eksperimentalnim istraivanjima moe se uzeti, sa zadovoljavajuom tanou, da je k 0.6 ksh. Povrina kontakta odvojene estice i grudne povrine alata jednaka je proizvodu irine obrade b i duine kontakta na grudnoj povrini alata, L.

( )

= cossin

cvv ( ) tgvvza c == 0

( )

= cossin

cvLbkdtdW

Uvrtavanjem prethodnih izraza u izraz za energiju utroenu na grudnoj povrini alata, dobije se jednaina koja predstavlja udio snage koji se troi na grudnoj povrini alata:



Uz pretpostavku da su specifina sila, irina obrade, duina kontakta na grudnojpovrini alata i brzina rezanja konstantne veliine, definisane na ulazu u proces obrade, moe se usvojiti:

2KvLbk c =Jednaina za utroak energije na grudnoj povrini alata moe se napisati:

( ) )0(;cossin

22 tgK

dtdW

zaKdt

dW ===

Ako se zbog analize utjecaja duine kontakta na grudnoj povrini alata, L, ista izostavi iz konstante K2, dobije se slijedea jednaina:

( ) )0(;cossin '

2'

2 tgLK

dtdW

zaLKdt

dW ===

Udio energije koji se troi na grudnoj povrini alata proporcionalan je konstanti K2' , duini kontakta na grudnoj povrini alata, L, i tangensu ugla .


cpsh vabkK =1Uz ekperimentalni podatak da je k0.6 ksh, te povezujui izraze za konstanteK1 i K2, dobije se:

cvLbkK = 2

paLKK = 12 6.0

LKK = 12 6.0Za sluaj kada je ap=1, dobije se:

( ) ( )

+= cossin6.0

cossincos

11 LKKdtdW

Jednaina ukupnog utroka energije:

vFvF

dtdW

dtdW

dtdW

shshsh +=+=

moe se sada zapisati kao:



dtdWdt

dWdtdW

sh

___

___

___

Zavisnost utroka enrgije od ugla nagiba ravni smicanja, , za =0

Donja kriva predstavlja udio energije potroen na grudnoj povrini alata, srednja kriva predstavlja udio energije utroen u ravni smicanja, a gornja kriva je suma prethodne dvije. Prema gornjoj krivoj, optimalna vrijednost ugla ravni smicanja, odnosno ugla prikojem je ukupni utroak energije najmanji, nalazi se u podruju izmeu 30 i 40.

0

2

4

6

8

10

0 15 30 45 60 75 90

kut ravnine smicanja,

ener

gija

rez

anja

(kva

litat

ivno

)

Ugao ravni smicanja

Ener

gija

rez

anja

(kv

alita

tivno

)


Tana vrijednost ugla ravni smicanja pri kojem se ostvari najmanji utroak energije moe se odreiti analitiki, derivacijom izraza za ukupno utroenu energiju

( ) ( )[ ]( )

( ) ( )( )

++

+=

21

221

cossinsincoscos6.0

cossincossinsincoscos/

LK

Kd

dtdW

( )( ) ( )

+= 21221 cos

cos6.0cossin2coscos/ LKK

ddtdW

( )( ) ( )

== 21221 cos

cos6.0cossin2coscos0/ LKK

ddtdW

( ) 2sin6.02cos = L

Izjednaavanjem prvog izvoda sa nulom, dobije se:



= 26,13 = 28,17 = 30,82 = 34,46=-10

= 32,73 = 35,89 = 40,08 = 45,96= 20

= 30,67 = 33,44 = 37,07 = 42,16= 10

= 28,47 = 30,85 = 34,0 = 38,33= 0

L=4L=3L=2L=1

Prethodni izraz nije jednostavno fizikalno interpretirati, jer je dobijenu trigonometrijsku zavisnost teko predstaviti. Tablica i slika prikazuju neka rjeenja za razliite vrijednosti ugla , i razliite duine kontakta na grudnoj povrini alata, L, kako bi se vidio njihov uticaj na vrijednost uglanagiba ravni smicanja pri kojem se ostvari najmanji utroak energije.


= 20 = 10 = 0 = -10

____________

Zavisnost pri kojem se dobije najmanji utroak energijeod grudnog ugla () i duine kontakta na grudnoj povrini alata (L).

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5

duljina dodira na prednjoj povrsini alata, L

kut r

avni

ne s

mic

anja

za

Wm

inU

gao

nagi

ba r

avni

sm

ican

ja z

a m

inim

um e

nerg

ije r

ezan

ja

Duina kontakta na grudnoj povrini alata, L



( )( ) ( )

=== 21221 60

20cos

cos.cossin

coscos/ LKKd

dtdWddE

( ) 2602 sin.cos = L

Najjednostavnije razmatranje utroka energije dobije se kad seposmatra sluaj u kojem grudni ugao alata iznosi 0, =0.

222 60 sin.sincos = L

1601

60112

+=+= LarctgLtg ..

pri =0

).(sincossin.sincos LL +=+= 60160 22222

( ) 2602 sin.cos = L

Obzirom da je nazivnik u gornjem izrazu uvijek vei od brojnika, ugao je manji od 45. Izuzetak bi bio sluaj kada bi bilo L=0, tj. kada ne bi bilo kontakta estice sa grudnom povrinom alata.


a) b) c)

a) - lomljena (elementarna) strugotina

b) - lamelarna strugotina (vie lamela zajedno)

c) - neprekidna (kontinuirana) strugotina

Oblici odovojene estice Vrste strugotina



Velik je broj uticajnih faktora kako na proces stvaranja strugotine, tako i na vrstu (tip) strugotine. Neki od najvanijih su:

Reimi obrade (brzina rezanja, posmak, dubina rezanja),

Materijal predmeta obrade (hemijski sastav, mehanike karakteristike)

Materijal reznog alata (postojanost, otpornost na troenje),

Geometrija alata (uglovi alata, radijus zaobljenja vrha alata),

Alatna maina (statika i dinamika krutost),

Sredstva za hlaenje i podmazivanje (bez SPH, emulzija, ulja za rezanje),

Upravljanje oblikom (lomai, kanali za usmjeravanje toka strugotine), itd.


1. Celik 2. Brzorezni celik 3. Celicni lijev 4.Super legure

5. Aluminij 6. Vatrootporni 7. Titanmaterijali

SANDVIK1. Kontinuirana, duga odvojena estica

karakteristina za veinu elika2. Lamelarna estica nastaje kod

veine nerajuih elika3. Kratka estica nastaje kod obrade

veine vrsta lijevanog eljeza4. Promjenjiva, teko lomljiva estica,

karakteristina za super-legure5. "Mekana", lako lomljiva, kontinuirana

estica (Al i slini materijali)6. estica koja nastaje kod visokih tem.

i tlak. (karakteristka otvrdnutih mat.)7. Segmentirana odvojena estica

nastaje pri obradi titana




Uticaj odnosar / ap, nauvijanje i lomstrugotine.



Lomaestice

Reznialat

Odvojenaestica

Zona smicanja

Obradak


Posmak (mm/o)

Posmak (mm/o)

Dub

ina

reza

nja

(mm

)

Dub

ina

reza

nja

(mm

)



Formiranje i kidanje naljepka

Naljepak (naslaga) na reznom klinu alata


Faktori koji utiu na naljepak u toku procesa rezanja (da li dolazi do nastajanja naljepka, odnosno ako dolazi na njegove karakteristike) : Parametri obrade (brzina rezanja, posmak, dubina rezanja), Temperatura rezanja, Materijal predmeta obrade, Adhezivne veze izmeu materijala obradka i alata, Grudni ugao alata, Upotreba i vrsta sredstava za hlaenje i podmazivanje, itd.

Uticaj naljepka na proces rezanja:

Nastajanje strugotine Integritet obraene povrine a posebno kvalitet obraene

povrine

Troenje alata Sile i snagu rezanja Stabilnost procesa rezanja, itd.



Vc, m/s

+

-

Naslaga BUE podruje formiranja


Teorija Rezanja Strugotina Naslage

Documents

Transcript of Teorija Rezanja Strugotina Naslage