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Análisis mecánico de trabajar a máquina profundo del agujero y de la simulación del proceso de perforación

October 17, 2022

Extracto: El trabajar a máquina del agujero profundo se coincide bajo estado cerrado del travesaño, y la condición que corta de la herramienta no puede ser observada directamente. El software de simulación de formación plástico del metal DEFORM-3D se utiliza para simular el proceso de la perforación del agujero profundo dinámicamente con el método de elemento finito, predice la temperatura y los cambios de la tensión en el proceso de proceso, comparan los cambios de la temperatura y de la tensión equivalente bajo diversos parámetros de perforación, y obtener las curvas del cambio de la temperatura que corta y de la fuerza izquierda equivalente bajo diversas velocidades del corte. Los resultados muestran que los aumentos de la temperatura que corta con el aumento de la profundidad que corta, y tienden a ser estables gradualmente; La temperatura que corta es proporcional a la velocidad que corta, mientras que la fuerza del efecto no cambia mucho con el cambio de cortar parámetros.

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Palabras claves: agujero profundo Rugong; Eform -3D de D; Perforación
El trabajar a máquina del agujero profundo es uno de los procesos más difíciles del agujero que trabaja a máquina, y la tecnología sólida de la perforación del agujero profundo se reconoce como la tecnología clave de la tecnología que trabaja a máquina del agujero profundo. El método de proceso tradicional es largo y necesitando mucho trabajo, y la precisión del proceso del agujero profundo no es alta, hay también el problema del cambio frecuente de la herramienta y del riesgo de la fractura de la herramienta [1]. La perforación de arma es un método de proceso ideal actualmente. En curso de agujero profundo que procesa, el tubo de taladro es fino y largo, fácil desviar, generar la vibración, y el hombro generado del calor y de corte no son fáciles descargar. No es posible observar directamente la condición que corta de la herramienta. Actualmente, no hay manera ideal de supervisar el cambio y la distribución de temperatura en el área que corta en el tiempo real [w]. Solamente la experiencia se puede utilizar para juzgar si el proceso que corta es normal escuchando el sonido que corta, mirando los microprocesadores, tocando la vibración y otros fenómenos del aspecto.

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Estos últimos años, el desarrollo rápido de la tecnología del hardware y de la simulación numérica, la tecnología de la simulación provee de una manera científica y tecnológica eficiente de solucionar este problema [4]. La perforación de la simulación está de gran importancia para mejorar la exactitud que trabaja a máquina, la estabilidad y la eficacia de agujeros profundos. Actualmente, algunos escolares pueden juzgar o predecir indirectamente el proceso de proceso por adelantado con ciertos métodos de la medida y análisis avanzados del software. Por ejemplo, Ding Zhenglong de la universidad de Xi'an Jiaotong y otros escolares pusieron una plataforma en línea de la medida para medir el diámetro interno de los agujeros profundos [5], pero el proceso de proceso no se podría supervisar en línea; algunos ingenieros mejoraron la tecnología de proceso de agujeros profundos cambiando la estructura tradicional de la máquina-herramienta. Por ejemplo, para evitar que el hombro que cortaba rasguñe la pared del agujero después de procesar, el eje de la máquina-herramienta fue utilizado en una estructura invertida, y el peso del uno mismo del líquido de corte y del hombro de corte fue utilizado para hacer los microprocesadores descargados más suavemente del surco de forma de V del tubo de taladro [6] y de otras medidas, para mejorar con eficacia calidad de perforación.


En este papel, el plástico del metal del 〇 rm-3D de Def que forma software de simulación se utiliza para simular dinámicamente el proceso de perforación; Los cambios de la temperatura y de la tensión bajo diversas velocidades que cortan se obtienen, y el efecto de proceso del agujero profundo se predice por adelantado, que proporciona una base para el diseño y la puesta en práctica del agujero profundo que procesan el líquido refrigerador.

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1. Principio de funcionamiento y tecnología de perforación del taladro de arma
1,1 principio de funcionamiento de taladro de arma
El taladro de arma es la herramienta principal para trabajar a máquina los agujeros profundos. Tiene las características de la buena exactitud y de la aspereza superficial baja después de una perforación [7]. La estructura básica del taladro de arma se muestra en el cuadro 1.
Figura 1 estructura básica de taladro de arma
El taladro de arma consiste en la cabeza, el tubo de taladro y la manija. La cabeza es la parte fundamental del taladro de arma entero, que se hace generalmente del carburo cementado. Hay dos tipos: tipo integral y tipo soldado con autógena, que se sueldan con autógena generalmente con el tubo de taladro. El tubo de taladro del taladro de arma se hace generalmente del acero de aleación especial y sometido a un tratamiento térmico hacerlo tenga la buenas fuerza y rigidez, y debe tener suficientes fuerza y dureza; La manija del taladro de arma se utiliza para conectar la herramienta con el eje de la máquina-herramienta, y se diseña y se fabrica según ciertos estándares.


1,2 proceso de la perforación de arma
Durante la operación, la manija del taladro de arma se afianza con abrazadera en el eje de la máquina-herramienta, y la broca entra en el objeto a través del agujero de la guía o de la manga de la guía para perforar. La estructura única de la cuchilla del taladro desempeña el papel de la dirección del uno mismo, asegurando la exactitud que corta. Primero el proceso el agujero experimental, y entonces alcanza 2~5 m m en el agujero experimental a cierta velocidad de alimentación, es decir, el punto en el cuadro 2. al mismo tiempo, abre el líquido refrigerador intercooling; Comience a trabajar a máquina a la velocidad normal después del agujero experimental se alcanza. ¡Durante el proceso que trabaja a máquina, adopte la alimentación intermitente, y alimente cada vez! 2 profundidades, realizando el agujero profundo y el hombro corto; Cuando el trabajar a máquina se acaba y sale de la entidad, primero retire la herramienta a una velocidad rápida a cierta distancia de la parte inferior del agujero, en seguida salga el agujero experimental en un de poca velocidad, y dejar finalmente rápidamente el objeto y la vuelta que trabajan a máquina del líquido refrigerador. El proceso entero se muestra en el cuadro 2. La línea de puntos en la figura representa la alimentación rápida, y la línea llena representa la alimentación lenta.


2. Análisis de la fuerza de perforación del agujero profundo
Comparado con otros métodos para corte de metales, la diferencia más significativa entre la perforación del agujero profundo y otros métodos para corte de metales es que la perforación del agujero profundo utiliza la colocación y la ayuda del bloque de guía a perforar en la cavidad cerrada. El contacto entre la herramienta y el objeto es no el solo contacto del blade+91, sino también el contacto entre el bloque de guía adicional en la herramienta y el objeto.
Tal y como se muestra en del cuadro 3. El taladro del agujero profundo se compone de tres porciones: cuerpo de herramienta de corte, diente del cortador y bloque de guía. El cuerpo del cortador es hueco. El hombro que corta entra de la parte frontal y de las descargas a través de la cavidad del tubo de taladro. El hilo posterior se utiliza para conectar con el tubo de taladro. El filo principal en los dientes del cortador se divide en dos, a saber, el borde externo y el borde interno.
Tomando el cobalto en el agujero profundo del hombro interno de hojas múltiples como un ejemplo, la cuchilla auxiliar y dos bloques de guía están en la misma circunferencia, y el círculo fijo de tres puntos es uno mismo dirigió. La fuerza en ella se analiza. El modelo mecánico simplificado se muestra en figura

 

4. (1) fuerza que corta F. La fuerza que corta en las herramientas del agujero profundo se puede descomponer en las fuerzas tangenciales mutuamente perpendiculares F, y las fuerzas radiales F, y la fuerza axial que la fuerza radial llevará directamente para equipar la deformación de doblez, fuerza axial aumenta desgaste de la herramienta, mientras que la fuerza tangencial en el filo produce principalmente el esfuerzo de torsión. En curso de proceso, se espera siempre para reducir la fuerza axial y el esfuerzo de torsión tanto cuanto sea posible en la premisa de asegurar la calidad y la eficacia de proceso. Generalmente, la vida de servicio de la herramienta se liga directamente a la fuerza axial y al esfuerzo de torsión. La fuerza axial excesiva hace la broca más fácil romperse, y el esfuerzo de torsión excesivo también acelerará el desgaste y la rotura de la herramienta hasta que se deseche [1 °].
(2) fricción f. Se genera la fricción/and/2 cuando el bloque de guía gira en relación con la pared del agujero; La fricción axial entre el bloque de guía y la pared del agujero cuando se mueve a lo largo del eje is/lu y 7L;
(3) la fuerza de la protuberancia la fuerza de la protuberancia es causada por la deformación elástica de la pared del agujero. La fuerza de la protuberancia entre el bloque de guía y la pared del agujero es M y el ^ 2. según el principio de balanza de sistema de la fuerza, puede ser sabido eso:
Dónde: es la fuerza resultante de la fuerza que corta vertical; F. Es el resultado de la fuerza que corta radial; F es el resultado de la fuerza que corta circunferencial. Si se asume que solamente el coeficiente de la fricción del culombio está considerado, la fricción axial y la fricción circunferencial en el bloque de guía son iguales. Puede estar derecho con el experimento
Conecte el esfuerzo de torsión M y F a midió durante el proceso del agujero profundo.
Para una broca dada, su diámetro nominal es y el ángulo de posición del bloque de guía se determina. Además, la fuerza axial empírica de la fuerza que corta es mitad de la fuerza que corta principal. Sintetizando la fórmula antedicha, los componentes de fuerza que corta y la fuerza en el bloque de guía pueden ser calculados.

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3. Simulación de perforación del taladro de arma
La perforación del agujero profundo del hombro interno se realiza en una condición cerrada o semi cerrada. El calor que corta no es fácil de dispersarse, el hombro es difícil de arreglar, y la rigidez del sistema de proceso es pobre. Cuando el líquido refrigerador produjo en la perforación no puede entrar en el área el cortar, dando por resultado el enfriamiento pobre y la lubricación, la temperatura de la herramienta subirá agudamente, acelerando desgaste de la herramienta; Con el aumento de la profundidad de perforación, de los aumentos de la proyección de la herramienta, y de la rigidez de las disminuciones de proceso de perforación del sistema. Todos éstos proponen algunos requisitos especiales para el proceso de la perforación del agujero profundo con retiro interno del microprocesador. Este papel predice el calor y la fuerza que corta generados en el proceso que corta con la simulación de la reproducción de las condiciones de proceso real, que proporciona una base para optimizar el proceso de la perforación del agujero profundo. 3,1 la definición de los parámetros y de las propiedades materiales DEFORM de la perforación es un sistema del sistema de simulación de proceso basado elemento finito para analizar el metal que forma proceso. Simulando el proceso de proceso entero en el ordenador, los ingenieros y los diseñadores pueden predecir los factores adversos bajo diversas condiciones de trabajo por adelantado y mejorar con eficacia el proceso de proceso nM2]. En este papel, el 3D que modela el software Pm/E se utiliza para dibujar el modelo de la herramienta de la simulación, y se ahorra el modelo mientras que el formato de STL se importa en el rm de Defo - 3 D. El sistema que corta parámetros y las condiciones se muestran en el cuadro 1.
(1) ajuste de las condiciones de trabajo: la perforación selecta como el tipo que trabaja a máquina, el estándar de la unidad es SI, entró la velocidad que corta y el nivel de entrada, la temperatura ambiente es 20t: , el factor de fricción de la superficie de contacto del objeto es 0,6, el coeficiente de transferencia de calor es 45 W/m2. 0C, y la fusión termal es 15 N/mm2/X.
(2) ajuste de la herramienta y del objeto: la herramienta es rígida, el material es el acero 45, el objeto es plástico, y el material es carburo del WC.
(3) fijó la relación entre los objetos: La relación amo-esclavo del rm de D e FO es ese cuerpo rígido es la parte principal y el cuerpo plástico es el esclavo, así que la herramienta es activa y se conduce el objeto.
Parámetros principales del cuadro 1 del objeto y de la herramienta
Para comparar la influencia de los parámetros de proceso diferente en los cambios de la temperatura, la tensión y la tensión en el proceso que corta, la simulación se realiza bajo diversos parámetros de perforación tal y como se muestra en del cuadro 2, y se observan los resultados.
Parámetros de la perforación de arma del cuadro 2


3,2 análisis de perforación de la simulación y del resultado
(1) temperatura
La mayor parte de la energía consumida en para corte de metales se convierte en energía térmica. Este calor hace la temperatura de la zona que corta subir él afecta directamente a la exactitud del desgaste de la herramienta, el trabajar a máquina y a la calidad superficial del objeto. En para corte de metales de alta velocidad, fricción severa y fracturar para hacer subida de temperatura local a la misma temperatura alta en poco tiempo. En la perforación de arma, el calor viene principalmente de la deformación del hombro para corte de metales, la fricción entre el cojín de la ayuda del taladro y el cojín del agujero del objeto, y la fricción del hombro que corta en la cara del rastrillo de la herramienta [13]. Todos estos calor necesitan ser refrescados por el líquido que corta. Simulando el proceso de perforación, los cambios de temperatura en el área de contacto del objeto a diversas velocidades y las alimentaciones se obtienen. Estos datos proporcionan una base del diseño para optimizar el sistema de enfriamiento durante trabajar a máquina del agujero profundo. Debido a los requisitos del alto rendimiento del ordenador para simular el proceso de la perforación, tarda un tiempo largo para simular el agujero completo que procesa proceso. Fijando el tamaño de paso de la simulación de perforación, la profundidad de la simulación se controla para alcanzar el proceso estable.
La condición de la simulación que fija el número de pasos de la simulación se fija como 1000, el número de pasos del intervalo de la simulación se fija como 50, y los datos se ahorran automáticamente cada 50 pasos; Deform-3D adopta tecnología adaptante de la generación de la malla. El objeto es un cuerpo plástico. La generación de la malla se utiliza para calcular la fuerza que corta. El tipo de elemento absoluto se muestra en el cuadro 5, y los resultados de la simulación se muestran adentro

 

Cuadro 3.
Fig. 5 modelo de elemento finito y proceso de perforación del taladro del agujero profundo
Recopilación de datos del cuadro 3 de cortar velocidad y temperatura con pasos
Analizando y procesando los datos en el cuadro 3, las curvas del cambio de temperatura del área de corte del objeto con el número de pasos bajo tres condiciones de trabajo se obtienen tal y como se muestra en del cuadro 6.
La fig. 6 muestra que la velocidad de perforación tiene una gran influencia en la temperatura del área de contacto del objeto. Al principio de la perforación, la broca y el objeto comienzan a entrar en contacto con, y el nivel de entrada es grande. El impacto agudo de la herramienta en el objeto hace la temperatura inicial cambiar grandemente y subir rápidamente. Mientras que la perforación tiende a ser estable, la curva llega a ser generalmente apacible pero todavía fluctúa, que es normal para el proceso del agujero profundo. Porque el diámetro de la broca es pequeño y el nivel de entrada es grande, la vibración persistirá.
Puede también ser visto de fig. 6 que la velocidad de perforación tiene una gran influencia en temperatura. Mientras que la velocidad aumenta la temperatura de perforación está consiguiendo más arriba y más alto. De los resultados del modelo de elemento finito, la temperatura máxima generada a diversas velocidades de perforación ocurre en el área local de la deformación cerca del punto del taladro, porque aquí es donde la deformación y la fricción plásticas del hombro de la herramienta se concentran.
Fig. 6 curva de la variación de la temperatura del área de contacto con velocidad del corte


(2) distribución equivalente de la tensión
La tensión de Von Mises es una tensión equivalente basada en energía de tensión de esquileo y un criterio de la producción. Después de la introducción de tensión equivalente, no importa cómo es complejo es el estado de la tensión del cuerpo del elemento, puede ser imaginado como la tensión al llevar una tensión unidireccional en el valor numérico. La relación correspondiente entre la tensión equivalente y la tensión equivalente obtenidas del análisis refleja el endurecimiento de trabajo del material del objeto causado por la deformación plástica con análisis de elemento finito que los cambios equivalentes de la tensión del taladro de arma a diversas velocidades de perforación se obtienen. El intervalo de la simulación es 50 pasos, y los resultados se ahorran automáticamente cada 50 pasos, tal y como se muestra en del cuadro 4.


Recopilación de datos del cuadro 4 de cortar velocidad y la fuerza igual con pasos
El análisis de la relación entre la tensión equivalente y el número de pasos se muestra en el cuadro 7. Puede ser visto que diversas velocidades del eje tienen poca influencia en la tensión equivalente del objeto durante el proceso, y fluctúan dentro de cierta gama, pero la tendencia del cambio equivalente máximo de la tensión bajo tres condiciones de proceso es muy similar.
La curva en el cuadro 7 de perforar la tensión equivalente muestra que la tensión en la etapa inicial de la perforación es grande. Mientras que la profundidad de perforación llega a ser estable, la curva cae y llega a ser generalmente apacible. Al mismo tiempo, con el análisis de la tensión y de la tensión, la tensión equivalente máxima del taladro de arma es 1550 M Pa, y la dislocación máxima total es 0,0823 m M.


4. Conclusión
El proceso del corte del agujero profundo se simula con eficacia usando el software del rm de Defo. El cambio de temperatura y el cambio de la tensión en el proceso del corte se analizan, y la curva del cambio entre la temperatura que corta y la velocidad que corta se obtiene. Esto proporciona cierta base para el estudio del mecanismo que corta de trabajar a máquina profundo del agujero, de la selección de cortar parámetros y el diseño del sistema de enfriamiento en trabajar a máquina real.