Исследование прочности цельных фрез методом конечных элементов

Цель работы – подтверждение квалификации “магистр техники и технологии” по направлению 15.04.01 “Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении”. В процессе исследования проводились обзор и анализ научно-технической литературы по теме магистерской работы, формулирование цели и задач исследования. В работе представлены результаты экспериментального исследования влияние толщины среза и переднего угла на технологические и физические составляющие силы резания при использовании концевых цельных фрезах.Рассмотрено влияние толщины среза и переднего угла на длину контакта стружки, параметры эпюр контактных напряжений на передней и задней поверхностях, картины НДС концевых цельных фрезах.

Введение ……………………………………………………………………………………………………………………… 12

1. Цели и задачи исследования………………………………………………………………………………… 13

2. Литературный обзор ……………………………………………………………………………………………. 14

2.1. Исследование конструкции концевых цельных фрез………………………………… 14

2.2. Исследование режима резания при фрезеровании стали ………………………….. 16

2.3. Влиянии угла наклона главной режущей кромки λ при токарной обработке 21

2.4. Влиянии угла подъёма винтовой канавки фрезы ω силы резания ……………… 23

2.5. Исследование контактных и внутренних напряжений ……………………………… 27

2.6. Исследование сил резания при фрезеровании ………………………………………….. 29

2.7. Метод конечных элементов (МКЭ) ………………………………………………………….. 31

3. Методика выполнения работы …………………………………………………………………………….. 32

3.1. Измерение составляющих сил резании при резании стали……………………….. 32

3.2. Расчёт составляющих силы резания, действующих на зуб фрезы …………….. 33

3.3. Расчёт физических составляющих силы резания ……………………………………… 39

3.4. Расчёт параметров эпюр контактных напряжений и построение эпюр ……… 40

3.5. Окончательное определение параметров эпюр контактных напряжений …… 43

3.6. Расчёт физических составляющих силы резания, действующих на
ограниченных участках контакта стружки ……………………………………………………………….. 45

3.7. 3D-модель концевой цельной фрезы ……………………………………………………….. 47

3.8. Исследование НДС режущего клина с помощью программы ANSYS ……….. 48

3.9. Исследование НДС режущего клина с тремя передними углами γ и с тремя
различными углами подъёма винтовой канавки фрезы ω ………………………………………….. 50

3.10. Исследование влияния износа по ленточке на НДС режущего клина ……….. 61

3.11. Исследование влияния износа по уголкам на НДС режущего клина …………. 66

Заключение………………………………………………………………………………………………………………….. 74

Список литературы………………………………………………………………………………………………………. 75
Задания для разделаадания для раздела «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность

и ресурсосбережение» ……………………………………………………………………………………………………… 77

Задания для раздела «Социальная ответственность» …………………………………………………… 100

Приложение А……………………………………………………………………………………………………………. 118

1. Разница в режиме резания очень мала для обрабатываемых материалов
Стали 40X и Стали 45.
2. Мало практически влияет угол наклона главной винтовой канавки ω от 0 до
-25°на составляющие силы резания при установившемся резании.
3. Наибольшее эквивалентное напряжение σmax режущего клина уменьшается
с увеличением переднего угла γ；
4. Наибольшее эквивалентное напряжение σmax режущего клина уменьшается
с увеличением угла подъёма ω；
5. Наибольшее эквивалентное напряжение σmax режущего клина
увеличивается существенно с увеличением угла подъёма ω c 20º до50º.
6. Для уменьшения выкрашивания вершин (уголков) у твёрдосплавных
фрез надо делать не правое, а левое направление винтовых канавок с
ω = 20º .
7. Наибольшее эквивалентное напряжение σmax режущего клина существенно
увеличивается с увеличением износа по ленточке hз более 0,2 мм;
8. Наибольшее эквивалентное напряжение σmax режущего клина существенно
увеличивается с увеличением износа по уголкам hyг более 1 мм.