ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Ι

Transcript

1 ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Ι Ορθογωνική κοπή - Δυνάμεις Assoiae Prof. John Kehagias Mehanial Engineer, Ph.D.

2 Περίγραμμα 2 Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται εκτενής αναφορά στο μηχανισμό της ορθογωνικής κοπής. Εισαγωγή - Κατεργασίες και κοπή μετάλλων Ο μηχανισμός της μηχανικής κοπής-ορθογωνική κοπή Γεωμετρικοί παράμετροι Γραφικός υπολογισμός των δυνάμεων Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων Σχέση γωνιών φ, ρ, γ Ταχύτητες κατά την κοπή Η παραγωγή θερμότητας κατά την κοπή Ειδική αντίσταση κοπής - Ισχύς ατράκτου Διάρκεια ζωής κοπτικού εργαλείου Η λοξή κοπή

3 3 Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων Από τη γεωμετρία των δυνάμεων στον κύκλο Merhan μπορεί να αποδειχθεί ότι ισχύουν οι παρακάτω αναλυτικές σχέσεις: N N N Επίσης, ισχύει η σχέση: A a a w Όπου: A : διατομή αποβλίττου a w : πλάτος αποβλίττου τ s : δυναμικό όριο ροής σε διάτμηση A /ημ(φ : επιφάνεια διάτμησης ρ : γωνία τριβής μ : μέσος συντελεστής τριβής (Νόμος του Coulomb

4 4 Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων

5 5 Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων Από τη γεωμετρία των δυνάμεων στον κύκλο Merhan μπορεί να αποδειχθεί ότι ισχύουν οι παρακάτω αναλυτικές σχέσεις:

6 6 Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων Από τη γεωμετρία των δυνάμεων στον κύκλο Merhan μπορεί να αποδειχθεί ότι ισχύουν οι παρακάτω αναλυτικές σχέσεις: N

7 7 Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων Από τη γεωμετρία των δυνάμεων στον κύκλο Merhan μπορεί να αποδειχθεί ότι ισχύουν οι παρακάτω αναλυτικές σχέσεις:

8 8 Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων Από τη γεωμετρία των δυνάμεων στον κύκλο Merhan μπορεί να αποδειχθεί ότι ισχύουν οι παρακάτω αναλυτικές σχέσεις: N

9 Γεωμετρία κοπής 9 ρ-γ ρ γ

10 Υπολογισμός (τ s 10 A a φ a w A s N A a a ημφ w a a w 2

11 11 Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων Από τη γεωμετρία των δυνάμεων στον κύκλο Merhan μπορεί να αποδειχθεί ότι ισχύουν οι παρακάτω αναλυτικές σχέσεις: N N N w 2 a a Επίσης, ισχύει η σχέση: A a a w Όπου: E : διατομή αποβλίττου a w : πλάτος αποβλίττου τ s : δυναμικό όριο ροής σε διάτμηση E/ημ(φ : επιφάνεια διάτμησης ρ : γωνία τριβής μ : μέσος συντελεστής τριβής (Νόμος του Coulomb

12 12 Αναλυτικός τρόπος υπολογισμού των δυνάμεων και μπορεί να αποδειχθεί ότι ( ( A ( ( A ( ( υπολογίζουν τις δυνάμεις και συναρτήσει των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της ορθογωνικής κοπής και του ορίου διαρροής του υλικού (τ s.

13 Συμπεράσματα 13 Η γωνία (ρ εξαρτάται από τις συνθήκες τριβής στην περιοχή επαφής του αποβλίττου με το πρόσωπο του εργαλείου. Υπολογίζεται: είτε χρησιμοποιώντας τον Νόμο Coulomb, N είτε θεωρώντας ότι η τριβή οφείλεται σε δυνάμεις συνεκτικές που αναπτύσσονται μεταξύ του υλικού του αποβλίττου και του υλικού του κοπτικού. Στην πράξη έχει επιβεβαιωθεί ότι αυτή η παράμετρος επηρεάζεται από τη θερμοκρασία που επικρατεί στη διεπαφή κοπτικού και αποβλίττου κατά την κοπή. Η γωνία (γ είναι ανεξάρτητη γεωμετρική παράμετρος και την ορίζει ο σχεδιαστής του κοπτικού εργαλείου. Κατά την κοπή δε δύναται να μεταβάλλεται η τιμή της. Η γωνία (φ εξαρτάται από το προς κατεργασία υλικό και τη σκληρότητα του. Κατά την κατεργασία, ανάλογα με τις συνθήκες κοπής, μεταβάλλεται η τιμή της.

14 Γραφική παράσταση της συνάρτησης 14

15 Μοντέλο υπολογισμού της γωνίας φ 15 a a AB ( a ( a α φ-γ Β Γ φ Α φ γ αo β φ-γ α λ: συντελεστή συμπίεσης Η παραπάνω σχέση επιτρέπει τον υπολογισμό της γωνία φ, μετρώντας το a ο και υπολογίζοντας το λ

16 Υπολογισμός του συντελεστή συμπίεσης λ 16 Ο συντελεστής συμπίεσης λ μπορεί να προσδιοριστεί πειραματικά με τρεις μεθόδους: Με μικρόμετρο ακριβείας υπολογίζουμε το a ο και μετά το λ από το λόγο: λ=a o /a Ευθυγραμμίζουμε το απόβλιττο και μετράμε το μήκος του L o. Στη συνέχεια λόγω διατήρησης όγκου υπολογίζουμε το λ από το λόγο: λ=l /L o Ζύγιση γνωστού μήκους αποβλίττου Lo και υπολογισμού του λ από το λόγο : λ=β/(l o xa xa w xεβ, όπου Β = Βάρος αποβλίττου και ΕΒ = Ειδικό βάρος αποβλίττου

17 Συμπεράσματα 17 Το λ δείχνει το βαθμό πλαστικής παραμόρφωσης του υλικού κατά το σχηματισμό του αποβλίττου. Δίνει χονδρική ένδειξη του μεγέθους των αναπτυσσόμενων δυνάμεων και θερμοκρασιών. Μεταβάλλεται αν μεταβληθούν οι συνθήκες κοπής.

18 φ, ( ο Γραφική παράσταση γ, ( ο ,5 2 2,5 3 3,5 4 λ

19 Συμπεράσματα 19 Γραφική παράσταση της γωνίας αποβλίττου γ με το συντελεστή συμπίεσης λ για τόρνευση με συνθήκες κοπής u=130m/min, f=0.4 mm/rev (a a=1mm (a w

20 Υπολογισμός ισχύος κοπής 20 Η ισχύς που απαιτείται για την κοπή βρίσκεται από τους παρακάτω τύπους W W ( Kp u( m / min ( P 4500 u ( 6120 KW Η ισχύς κοπής στον κινητήρα της εργαλειομηχανής υπολογίζεται από τον τύπο W W D n όπου n, ο βαθμός απόδοσης

21 Άσκηση 1 Να αποδειχθούν οι παρακάτω σχέσεις: 21 ( ( ( ( A ( ( A

22 Λύση 22 N απόβλιττο Τεμάχιο Εργαλείο N N γ ρ γ φ ( ( φ ημ συνφ N w a a A (1 (2 (3 (4

23 Λύση 23 s συνφ συν(ρ γ συνφ ημ(ρ γ συν(ρ γ συνφ ημ(ρ γ ημφ συν(φ ημφ ρ γ ημφ ή ( (5 Επίσης από (2 ισχύει: ( ( (6

24 Λύση 24 ( ( γ ρ συν(φ ημφ γ ημ(ρ s τ A ( ( A ή αντικαθιστώντας το s: και (7 (8 (9

25 Βιβλιογραφία: 1. Κεχαγιάς Ιωάννης (2009, Εργαλειομηχανές Ψηφιακής Καθοδήγησης: Θεωρία & Εργαστήριο, Εκδόσεις ΙΩΝ, IN: hp:// 3. Mikell P. Groover, undamenals of Modern Manufauring: Maerials, Proesses, and ysems Ερωτήσεις ;