ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР

В настоящее время актуальной является задача назначения оптимальных параметров режущей части инструмента по заданным требованиям к качеству обработки и эксплуатационным характеристикам инструмента.

Основой решения данной задачи является определение напряженно-деформированного состояния (НДС) материала и инструмента в зоне резания, что можно описать методом конечных элементов (МКЭ). В процессе расчета НДС в зоне резания необходимо учесть наличие движения и нелинейность всех типов (нелинейную зависимость перемещений, усилий из-за наличия трения; нелинейность изменения площадки контакта при изменении нагрузки; нелинейность из-за одностороннего характера связей и из-за наличия пластических деформаций).

Первый вопрос можно решить путем приведения задачи движения к квазистатической. Движение означает большие перемещения. Основой преобразования задачи в квазистатическую могут являться следующие допущения в схеме деформирования: геометрическая форма элементов зоны стружкообразования и инструмента считается установившейся, причем их форма напрямую зависит от геометрии инструмента и режимов резания; инструмент считается консольно закрепленным; инструменту задается дискретное циклическое перемещение с очень малым шагом. После каждою шага выполняется расчет схемы. Если напряжения меньше, чем напряжения сдвига, то выполняется следующий шаг-смещение и так до тех пор, пока напряжения по линиям скольжения не превысят предел текучести (с учетом упрочнения материала заготовки).

Учесть все виды нелинейности, обеспечивая линеаризацию задачи, мож­но, используя итерационные процедуры, в частности методику, названную релаксационной схемой МКЭ, которая позволяет использовать зависимости теории упругости, теории малых пластических деформаций.

Программный комплекс для расчета НДСделится на модули: ввода исходных данных по схеме резания; отрисовки схемы резания; разбивки контура на конечные элементы; модуль расчета НДС материала; модуль вывода результатов расчетов.

Вычислительный процесс выполняется во вложенных циклах. Внешний цикл завершается по достижению в материале заготовки напряжений, превышающих предел прочности. Вложенный цикл контролируется величиной суммарной невязки (усилий), а также в нем заложена возможность ручного прерывания вычислительного процесса. Расчет напряжений осуществляется по известным формулам, результаты расчета записываются в файл, а также отображаются на рисунке в виде диаграмм напряжений.

Полученная картина напряженно-деформированного состояния в зоне резания позволяет с высокой степенью точности определить оптимальные параметры режущей части инструмента, тем самым повысить долговечность инструмента и качество обрабатываемых изделий.