Влияние состояния режущей кромки концевого фрезерного инструмента на коэффициент запаса по критерию усталостной прочности
Применение концевого фрезерного инструмента на деревообрабатывающих предприятиях для криволинейного раскроя плитных материалов и обработки кромок. Определение коэффициента запаса по критерию усталостной прочности при двухосном напряженном состоянии.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2018 |
| Размер файла | 254,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Влияние состояния режущей кромки концевого фрезерного инструмента на коэффициент запаса по критерию усталостной прочности
Рудак П.В., Гриневич С.А.
На деревообрабатывающих предприятиях для криволинейного раскроя плитных материалов, обработки кромок, выборки пазов применяют концевой фрезерный инструмент.
Несмотря на постоянное совершенствование конструкций, концевые фрезы не всегда обладают желаемо длительным сроком эксплуатации, о чем свидетельствует производственный опыт.
Основной причиной аварийного выхода из строя концевых фрез являются необоснованно подобранные режимы их эксплуатации при отсутствии четких рекомендаций от производителя. Назначаемые в условиях производства параметры обработки, которые должны удовлетворять требованиям высокой производительности, стойкости резцов и необходимого качества продукции не всегда гарантируют долговечность самого корпуса инструмента.
Наиболее часто происходит усталостное разрушение тела сборной концевой фрезы (рис. 1).
Рис. 1 Усталостное разрушение тела концевой фрезы
Это объясняется тем, что в процессе работы концевой фрезерный инструмент испытывает многократное нагружение. Цикл нагружения является пульсирующим, т.е. нагрузка периодически изменяется от нуля до максимума. При этом инструмент испытывает сложное напряженное состояние, которое характеризуется совместным действием изгиба и кручения. Наибольшее значение нагрузки будет в месте крепления хвостовика фрезы, но разрушение происходит в наиболее ослабленном сечении инструмента (рис. 2).
Рис. 2 Схема обработки концевой фрезой 1 - режущий элемент концевой фрезы; 2 - обрабатываемый материал; 3 - патрон
Изгибающие моменты от касательной и радиальной составляющих силы резания определяются, как:
, , (1)
где - величина касательной составляющей силы резания, Н; - величина радиальной составляющей силы резания, Н;- расстояние от равнодействующей сил резания до плоскости опасного сечения, мм;
Величина радиальной составляющей силы резания может быть определена по формуле [1]:
, (2)
где - переходной множитель, значение которого зависит от величины средней толщины стружки, степени остроты инструмента и угла резания [1].
Крутящий момент определяется по формуле:
, (3)
где - радиус резания, мм.
Запишем напряжения от изгиба и кручения в опасном сечении.
Значения напряжений изгиба:
, , (4)
где , - расстояние от точки зарождения трещины до центра тяжести опасного сечения, мм; Ix, Iy - моменты инерции опасного сечения, мм4.
Амплитудные значения напряжений соответственно изгиба и кручения при пульсирующем цикле:
. , (5)
где - полярный момент сопротивления, мм3.
Для определения коэффициента запаса n по критерию усталостной прочности при двухосном напряженном состоянии воспользуемся формулой Гафа-Полларда [2]
, (6)
усталостный прочность фрезерный инструмент
где - запас усталостной прочности;- запас усталостной прочности при чистом изгибе; - запас усталостной прочности при чистом кручении.
, (7)
где , ф-1 - предел выносливости соответственно при изгибе и кручении для симметричного цикла; , kф - эффективный коэффициент концентрации напряжений соответственно при изгибе и кручении; - масштабный фактор;- коэффициент влияния состояния поверхности;, шф - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла соответственно для изгиба и кручения.
Формула (6) с учетом формул (5), (7) может быть записана в виде:
, (8)
где , . (9)
Обработку кромок и криволинейный раскрой плитных материалов часто осуществляют сборным концевым фрезерным инструментом, который оснащают твердосплавными режущими элементами. В теле инструмента для крепление резцов выбирают пазы, которые являются концентраторами напряжений и ослабляют сечение.
В процессе работы происходит затупление режущего инструмента, что приводит к росту сил резания и действующих напряжений.
Так, на рис.3 показана сборная концевая фреза одной из распространенных конструкций. Анализ разрушившихся образцов показывает, что усталостная трещина зарождается в точке В.
Рис. 3 Сборная концевая фреза
По уравнению (8) выполнен расчет коэффициента запаса для опасного сечения, ослабленного пазом (рис. 3) при следующих условиях: материал корпуса фрезы - сталь 40Х (у-1=400 МПа; ф-1=240 МПа; шу=0,1; шф=0,05;); L=40 мм; R=10 мм; е=0,7; в=0,9; kу= 1,5, kф=1,1; xц=2,4 мм, yц=1,4 мм, Ix=5770,5 мм4, Iy=4041,5 мм4, Wp=829,5 мм3. При этом в расчете принят режим эксплуатации концевой фрезы, которая реально применяется на предприятии ЗАО «Пинскдрев» для криволинейного раскроя одновременно трех плит ДСтП: частота вращения 12000 мин-1, скорость подачи 4 м/мин.
а) б)
Рис. 4 Графики зависимостей напряжений изгиба (а.) и коэффициента запаса (б.) от коэффициента затупления резца
Результаты расчета показывают, что по мере затупления инструмента напряжения изгиба от радиальной силы начинают значительно превышать значения напряжений изгиба от касательной силы (рис. 4, а.), а рассчитанный для опасного сечения коэффициент запаса по критерию усталостной прочности при этом значительно падает (рис. 4, б.).
Таким образом, обязательным условием высокой долговечности концевого фрезерного инструмента, помимо назначения рациональных режимов обработки, является своевременная переточка и замена режущих элементов, благодаря чему ограничивается рост радиальной составляющей силы резания по мере эксплуатации инструмента и предотвращается усталостное разрушение корпуса концевой фрезы.
Литература
1. Любченко В.И. Резание древесины и древесных материалов: Учебное пособие для вузов. М.: Лесн. пром-сть, 1986. 296 с.
2. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Навук. думка, 1988. 736 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Механические характеристики заданного материала, циклограмма напряжений, определение коэффициента снижения предела выносливости детали. Определение запаса прочности детали по циклической (усталостной) и статической прочности графическим методом.
курсовая работа [674,9 K], добавлен 15.05.2019Проблема обеспечения усталостной прочности лопаток компрессора. Влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на усталостную прочность лопаток при попадании постороннего предмета. Напряженное состояние в области концентратора.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 27.08.2011Расчет мощности и выбор двигателя. Кинематический и силовой анализ. Выбор материала и определение допускаемых напряжений. Расчет прямозубой конической передачи, валов и конического колеса, шпоночных соединений, коэффициента запаса усталостной прочности.
курсовая работа [188,1 K], добавлен 15.12.2015Конструкция и принцип действия автоматического ключа буровой АКБ–3М2. Технология модернизации радиального ролика. Построение эпюр внутренних силовых факторов. Расчет коэффициента запаса усталостной прочности. Оценка вероятности безотказной работы.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 21.02.2015Составление расчетной схемы вала. Приведение сил, действующих на зубчатые колеса, к геометрической оси вала. Построение эпюр внутренних силовых факторов. Определение запаса усталостной прочности вала. Проверка жесткости. Расчет крутильных колебаний.
контрольная работа [155,2 K], добавлен 14.03.2012Построение расчетной схемы вала и эпюр внутренних силовых факторов. Расчет диаметра вала и его прогибов в местах установки колес; расчет на изгибную жесткость. Выбор типа соединения в опасном сечении вала. Расчет коэффициента запаса усталостной прочности.
дипломная работа [505,9 K], добавлен 26.01.2014Расчет глубины резания на рассверливаемое отверстие, рекомендованного переднего угла для обработки стали по формуле Ларина. Средний диаметр режущей кромки. Расчет хвостовика осевого инструмента. Напряжение режущей части инструмента. Расчет длины сверла.
практическая работа [37,8 K], добавлен 22.05.2012Статистические характеристики пластмасс. Оценка прочности пластмасс с помощью вероятности разрушения по Серенсену. Статистическая оценка прочности пластмасс по нагрузкам. Оценка эксплуатационных свойств по критерию эффективной удельной прочности.
реферат [16,1 K], добавлен 25.01.2011Зависимость свойств материалов от вида напряженного состояния. Критерии пластичности и разрушения. Испытание на изгиб. Изучение механических состояний в зависимости от степени деформирования. Задачи теорий пластичности и прочности. Касательное напряжение.
презентация [2,7 M], добавлен 10.12.2013Особенности проектирования изделий из пластмасс. Критерии выбора полимерного материала, применение термопластичных и армирующих материалов, наполнителей, влияние влаги. Выбор допускаемых напряжений и дифференциальный метод определения запаса прочности.
реферат [27,2 K], добавлен 28.01.2011Оценка допустимой нагрузки на балку, исходя из условий прочности. Расчет ядра сечения, растягивающих и сжимающих напряжений в стержне. Анализ наибольшего нормального напряжения стальной балки, лежащей на двух жестких опорах, запаса устойчивости.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 27.05.2015Разработка токарного, сверлильно-фрезерного, зубо-фрезерного, шлифовального роботизированного технологического комплекса. Определение количества оборудования основного производства. Расчет нанесения покрытий на поверхности на основе нитрида титана.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 20.10.2012Ориентировочное определение диаметра выходного конца вала. Диаметр промежуточного вала. Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям. Предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба. Шлицевые участки вала. Неподвижные посадки деталей.
контрольная работа [444,2 K], добавлен 07.02.2012Технические требования и материал на изготовление детали. Метод получения заготовки. Составление маршрутной технологии. Определение припусков, межоперационных размеров. Расчет фрезерного приспособления для обработки криволинейного контура детали "Стакан".
дипломная работа [261,9 K], добавлен 25.11.2010Увеличение срока эксплуатации инструмента в результате применения методов химико-термической обработки. Исследование влияния технологических параметров диффузионного упрочнения на микроструктуру, фазовый состав, свойства поверхностного слоя инструмента.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.10.2012Геометрические параметры режущей части сверла, требования к ее производительности и техническим характеристикам. Режимы резания, принципы работы и устройство инструмента. Расчет прочности державки. Точность позиционирования и податливость блока.
контрольная работа [40,7 K], добавлен 13.04.2015Определение роли и места термической и химико-термической обработки. Выбор станочных приспособлений, инструмента и средств измерения. Расчет приспособления на точность. Расчет режимов резания и норм времени. Проектирование фрезерного приспособления.
дипломная работа [785,6 K], добавлен 23.05.2013Устройство одно- и двухсекционных талевых блоков. Основные технические параметры кронблоков. Анализ работы оборудования с точки зрения надежности. Определение коэффициента запаса прочности оси кронблока. Расчет подшипников канатных шкивов на прочность.
курсовая работа [1018,8 K], добавлен 12.11.2012Электропечь и описание производства стали в ней. Виды износа режущего инструмента и влияние на износ инструмента смазывающе-охлаждающей жидкости и других факторов. Процессы, протекающие при химико-термической обработки стали. Виды ХТО и их применение.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 13.01.2008Структура металла при действии периодических нагрузок. Кривая усталости при симметричном цикле. Предел выносливости. Диаграммы предельных напряжений. Факторы, влияющие на величину предела выносливости. Определение коэффициента запаса прочности.
реферат [2,6 M], добавлен 23.11.2008
