Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,858

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ НА ЛЕНТОЧНОПИЛЬНОМ СТАНКЕ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА SIMULINK

Литвинов А.Е. Корниенко В.Г.
Для обработки металла резанием на ленточнопильных станках выделяются следующие режимы резания:

S - величина перемещения пильной рамы, мм/мин.

V - скорость движения зубьев пилы в направлении главного движения. Два прямолинейных движения - главное и вспомогательное обеспечивают необходимую траекторию движения каждого зуба пилы. Сила, с которой привод воздействует на пильную раму, называется усилием подачи, являющееся одной из величин обеспечивающих производительность работы станка.

В процессе резания происходит износ задней режущей кромки и ее площадь увеличивается. Увеличение площади поверхности задней режущей кромки, увеличивает и ширину контакта кромки с обработанной поверхностью.

 Врезание зуба пилы в заготовку в плоскости реза реализуется подачей, т. е. контактные напряжения, возникающие в зоне контакта обрабатываемой заготовки и задней режущей кромки, способствуют пластической деформации материала заготовки. Условие врезания зуба пилы в заготовку обеспечивается зависимостью:

,                                                                       (1)

где σm -  предел текучести материала заготовки.

При увеличении площади поверхности задней режущей кромки, вследствие износа, усилие на зуб следует увеличивать, с целью обеспечения врезания зуба пилы в заготовку. Но при этом может возникнуть увод пилы из плоскости реза и ее перекос. В таблице 1 приведены значения усилий на зуб, удовлетворяющих условию (1) в зависимости от площади задней режущей кромки, Q0.

Таблица 1. Значения усилий на зуб в зависимости от площади задней режущей кромки

Обрабатываемый материал

Предел текучести, σт, ГПа

Усилие на зуб, F0, Н

Q0=0,02 мм2

Q0=0,06 мм2

Q0=0,1 мм2

Сталь 45

0,34

6,8

13,6

34


Минимальные усилия F0 на зуб пилы, при действии которых контактные напряжения на задней режущей кромке удовлетворяют условию (1), т. е. происходит внедрение зуба в заготовку, и заготовка при этом испытывает пластические деформации типа наклеп приведены в таблице 1 по результатам физического моделирования.

При моделировании процесса резания с помощью программного средства SIMULINK, усилие на зуб, определяемое подпором давления в гидроцилиндре, выбирается в пределах от некоторого минимального усилия до максимального усилия, - усилия поджима золотника регулятора подачи к верхней кромке пилы. Минимальное усилие на зуб определяется выражением:

,                                                                 (2)

где σm - предел текучести материала, ГПа

Q0- площадь задней режущей кромки, мм2

Уравнением (2) реализована структурная схема алгоритма определения составляющих силы резания. Процедурный блок с подключенными к его входам блоками-константами, выполняющих роль входных параметров (переменных) представлен на рисунке 1. К выходам подключены блоки цифровой индикации, индицирующие горизонтальную и вертикальную составляющие силы резания.

Рис. 1. Процедурный блок SUBSYSTEM

(Назначение - определение составляющих силы резания; входные параметры - толщина пилы b1, толщина срезаемого слоя Sz, число зубьев в контакте Z; выходные параметры - составляющие силы резания Py, Pz)


Предел прочности обрабатываемого материала σв, коэффициент Kp задаются в списке постоянных (маскируемых) параметров в окне, вызываемом двойным щелчком левой кнопки мыши по блоку (либо выбором пункта MASK PARAMETRES контекстного меню блока SUBSYSTEM).

На рисунке 2 представлена структурная схема алгоритма процедурного блока SUBSYSTEM. Здесь необходимо отметить наличие блока MANUAL SWITCH, позволяющего определять значения составляющих силы резания для пил с затупленными зубьями или для пилы с новыми зубьями.

Поскольку в процессе работы станка в моменты перегрузки пильная рама может двигаться вверх, то сила резания будет равна нулю, пока пильная рама не достигнет координаты, с которой началось ее движение вверх. С этой целью на рисунке 2 в структурную схему включен блок SUBSYSTEM.

В таблице 2 представлены результаты работы модели для новой пилы и для пилы с затупленными зубьями. Результаты работы получены для случая обработки стали 45 (σв=0,58 ГПа, Kp=2,5) пилой толщиной 0,9 мм, подачей на зуб Sz=6,7 мкм и числом зубьев в контакте, равным 10.

Рис. 2. Структурная схема алгоритма процедурного блока SUBSYSTEM

Таблица 2. Результаты работы модели

Состояние зубьев пилы

Pz, Н

Py, Н

Заточенные

620,8

620,8

Затупленные

498,4

717

Таким образом, моделирование процесса резания на этапе проектирования оборудования обеспечивает оптимальные конструкторские решения по разработке динамической системы ленточнопильного станка.


Библиографическая ссылка

Литвинов А.Е., Корниенко В.Г. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ НА ЛЕНТОЧНОПИЛЬНОМ СТАНКЕ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА SIMULINK // Современные наукоемкие технологии. – 2008. – № 12. – С. 36-38;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=24342 (дата обращения: 23.06.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252