Наукові конференції України, 2017-XVIII ПРОГРЕСИВНА ТЕХНІКА, ТЕХНОЛОГІЯ та інженерна освіта

Розмір шрифту: 
РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ РЕЖУЩЕГО ЭЛЕМЕНТА РУЖЕЙНЫХ СВЕРЛ
Олександр Михайлович Лимаренко, Анатолій Петрович Гнатюк

Остання редакція: 2017-06-16

Тези доповіді


Расчет толщины режущего элемента ружейных сверл

В современном машиностроении наблюдается тенденциях к увеличению деталей, имеющих глубокие точные отверстия. Это связано с повышением жесткости и виброустойчивости машин, агрегатов, узлов (уменьшением количества стыков и плотностей разъема). Для обработки вышеуказанных отверстий преимущественно используют инструменты одностороннего резания и, в том числе, ружейные сверла (РС).

Часть отечественных предприятий, нуждающихся в РС приобретают их за рубежом. Эти РС конструктивно изготовлены с рабочей частью в виде цельнотвердосплавной головки 1 (рис.1). Другая часть предприятий изготавливает данные сверла самостоятельно. Этот инструмент отличается от зарубежного тем, что режущий элемент 1 как и направляющие элементы 2 (рис.2) выполнены из отдельных твердосплавных пластин (ТП), которые припаиваются к борштанге сверла.

 

 

Рис. 1 – Ружейное сверло с цельнотвердосплавной головкой

 

 

Рис. 2 – Ружейное сверло с припаянными режущей и направляющими элементами

 

Из наиболее значимых габаритных параметров режущей ТП является ее толщина, которая в большинстве случаев выбирается из условия «чем толще, тем прочнее». Однако, чрезмерно завышенная по толщине пластина это:

1. Неоправданный расход твердого сплава, а значит и неоправданные материальные затраты;

2. Чем больше значение толщины режущей ТП, тем меньше диаметр d канала для подвода смазывающе-охлаждающей технологической среды в зону обработки, что в конечном счете снижает стойкость инструмента.

В связи с вышеизложенным было предложено, для оптимизации толщины режущей ТП РС применить программный комплекс ANSYS, математической основой которого является метод конечных элементов.

В качестве объекта для расчетов была взята конструкция РС диаметром D= 20,0 мм с режущей ТП толщиной b = 3.5 мм, изготовленной из инструментального материала Т15К6; обрабатываемый материал – конструкционная сталь 40Х. Обобщение сил, действующих на режущую ТП в процессе резания, позволило принять следующую расчетную схему (рис.3).

 

 

Рис. 3 – Расчетная схема режущего элемента

 

Для аппроксимации, созданной в ANSYS модели, был использован конечный элемент Solid 45 (рис.4), который является стандартным элементам в библиотеке программы ANSYS.

 

 

 

Рис.4 – Геометрия конечного элемента Solid45

Сгенерированная программой конечно-элементная модель режущей ТП насчитывает 12084 узлов и 61011 элементов.

В результате проведенных расчетов было определено, что минимально допустимое значение толщины режущей ТП составляет b=2,5 мм. (табл.1)

Таблиця 1

Результаты расчетов

 

Модель и толщина

пластины

 

Рассчитываемые параметры

Модель 1

Модель 2

Модель 3

Модель 4

3,5 мм

3,0 мм

2,5 мм

2,0 мм

Эквивалентные напряжения,  σ (МПа)

616,675

858,669

1046

1501

Коэффициент запаса

2,35

1,69

1,38

Вывод по критерию прочности

Эксплуатация возможна

Эксплуатация возможна

Эксплуатация возможна

Эксплуатация не возможна

 

 

Лабораторно-производственные испытания РС с напаянными режущими ТП толщиной 2,5 мм подтвердили теоретические расчеты, т.е. стойкость инструментов соответствовала нормативным данным, изложенных в [3].

Очевидно, что проведенные численные исследования являются только первым шагом для расширения круга решения более сложных инженерных задач, чем и занимаются авторы данной публикации.

 

Список литературы:

1. Лимаренко А. М. Оптимизация шатуна автомобильного двигателя / А. М. Лимаренко, А. А. Романов, М. А. Алексеенко // Труды ОНПУ. – 2012. – вып. 2 (39). –  С. 98 – 100.

2. Дащенко О. Ф. Розрахунок напружено-деформованного стану станини гідропресу / О. Ф. Дащенко, В. Д. Ковальов, О. М. Лимаренко // Праці ОНПУ. – 2012. – вып. 2 (39). –  С. 35 – 43.

3. Общемашиностроительные нормативы режимов резания, нормы износа и расхода инструмента для глубокого сверления и растачивания  / Локтев А.Д., Кирин Н.Н., Гарибов В.Р. [и др.]. – М.: НИИмаш, 1994. – 80 с.


Ключові слова


ружейные сверла, твердосплавная пластина, оптимизация, метод конечных элементов, расчет