ДИСКРЕТНОЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАНДАРТНЫХ СПИРАЛЬНЫХ СВЕРЛ

Екатерина Игоревна Щурова

Аннотация


Для оперативного прогнозирования в службах технологической подготовки производства отклонений расположения осей отверстий, получаемых сверлением, необходимо рассчитывать деформации сверл от сил резания и закрепления в момент засверливания. Наиболее распространенным методом расчета деформаций сверл является метод конечных элементов, который отдельно или совместно с SPH методом расчета процесса резания заготовок позволяет получить наиболее точные оценки увода сверл. В связи с этим возникает необходимость оперативного получения сеток конечных элементов, точно соответствующих геометрии инструментов для сверления. Ранее описанные в литературе аналитические геометрические модели либо аппроксимируются сплайнами, либо их решения основаны на итерационных подходах. В статье предлагается точный расчет поверхностей и кромок стандартных спиральных сверл на основе алгебры множеств и воксельного моделирования. Приводятся зависимости для описания главных задних поверхностей, полученных при заточке по плоскости, цилиндрической, конической (два типа заточки) и винтовой поверхностям, что, с учетом ранее опубликованных автором зависимостей для винтовых стружечных канавок, спинок и ленточек, позволяет получить геометрические модели практически всех стандартных спиральных сверл. Дальнейшее автоматическое преобразование рассчитанных вокселей в конечные элементы позволяет выполнить необходимые расчеты деформаций сверл, а вслед за этим оценить и положение получаемых отверстий деталей. Полученные зависимости были использованы для создания компьютерных программ, на базе чего были рассчитаны различные виды сверл: со всеми указанными выше типами задних поверхностей, с одной и двумя ленточками, с различными подточками ленточек. Таким образом, была доказана универсальность данной модели стандартных сверл и ее достаточность для получения конечно-элементных сеток.  


Ключевые слова


спиральное сверло; деформация сверла; увод сверла; 3D моделирование; воксельная модель; конечно-элементная модель

Полный текст:

PDF

Литература


An approach to sustainable product lifecycle management (Green PLM) / C. Vila, J.V. Abellán-Nebot, J.C. Albiñana, G. Hernández // Procedia Engineering.– 2015.– Vol. 132.– pp. 585–592. DOI:doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.608.

Xu, X. Integrating advanced computer-aided design, manufacturing, and numerical control: principles and implementations / X. Xu.– New York: IGI Global. 2009.– 424 p.

Astakhov, V. Geometry of single-point turning tools and drills: Fundamentals and practical applications / V. Astakhov.– London: Springer. 2010.– 584 p.

Radzevich, S.P. Generation of surfaces. Kinematic geometry of surface machining / S.P. Radzevich. – USA, Boca Raton: CRC Press. 2014. – 724 p.

Sambhav, K. Geometric modeling and validation of twist drills with a generic point profile / K. Sambhav, P. Tandon, S.G. Dhande // Applied Mathematical Modelling.– 2012.– Vol. 36.– pp. 2384–2403. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.08.034.

Sambhav, K. CAD based mechanistic modeling of forces for generic drill point geometry / K. Sambhav, S.G. Dhande, P. Tandon //Computer-Aided Design and Applications.– 2010.– Vol. 7(6).– pp. 809–819. DOI: DOI: 10.3722/cadaps.2010.809-819.

Ashok1, R. Geometric design of a generic form milling cutter / R. Ashok1, K. Kamaraj // International Journal of Advancement in Engineering Technology, Management & Applied Science.– 2015.–Vol. 2, Iss. 6.– pp. 27–35.

Tool profiling for generation of discrete helical surfaces/ N. Oancea, I. Popa, V.G. Teodor, V.G. Oancea// Int J Adv Manuf Technol. – 2010. – vol. 50. P. 37–46. DOI: 10.1007/s00170-009-2492-y.

Comparative study of drill's flank geometry developed with the Catia software / N. Baroiu, S. Berbinschi, V. Teodor, N. Oancea // The Annals of ”Dunarea de Jos” University of Galati, Fascicle V, Technologies in machine building. 2012. – pp.27–32.

Nikolcheva, G. Computer modelling of twist drill shapened at conical Surface/ G. Nikolcheva, I. Likov, K. Stoyanov // Scientific proceedings viii international congress "Machines, technologies, materials".– 2011.– pp. 78–81.

Modelling of orthogonal cutting processes with the method of smoothed particle hydrodynamics/ U. Heisel, W. Zaloga, D. Krivoruchko, M. Storchak, L. Goloborodko// Production Engineering. Res. Devel.–2013.– Vol. 7.– pp. 639–645. DOI:doi.org/10.1007/s11740-013-0484-0.

Volume CAD/ K. Kase, Y. Teshima, S. Usami, H. Ohmori, C. Teodosiu, A. Makinouchi // Volume Graphics. ACM International Conference Proceeding Series.–2003.– Vol. 45.– pp. 145-150. DOI: 10.1145/827051.827073.

The use of surface points sets for generation, simulation, verification and automatic correction of NC machining programs / R.B. Jerard, J.M. Angleton, R.L. Drysdale, P. Su// Proceedings of NSF Design and Manufacturing Systems Conference.–1990.– pp. 143–150.

Direct digital subtractive manufacturing of a functional assembly using voxel-based models/R. Lynn, M. Dinar, N. Huang et al // Journal of Manufacturing Science and Engineering.–2018.– Vol. 140. pp. 1–14. DOI: 10.1115/1.4037631.

Voxel-based interactive haptic simulation of dental drilling/ J. Wu, G. Yu, D. Wang, Y. Zhanga, C.e C. L. Wang// Proceedings of the ASME 2009 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference IDETC/CIE. – 2009.– pp. 1–10. DOI:10.1115/DETC2009-86661.

Jovanovic, J.D. Geometric modeling of twist drills /J.D. Jovanovic, O. Spaic// 16th International Research/Expert Conference ”Trends in the Development of Machinery and Associated Technology”. Dubai: UAE.– 2012.– pp. 115–118.

Abele, E. Simulation-based twist drill design and geometry optimization / E. Abele, M. Fujara// CIRP Annals - Manufacturing Technology.–2010. – Vol. 59 (1). – pp. 145–150. DOI: 10.1016/j.cirp.2010.03.063.

Ren, K. Analyses of drill flute and cutting angles / K. Ren, J. Ni // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology.– 1999.– Vol. 15.– pp. 546–553. DOI: https://doi.org/10.1007/s001700050100.

Hsieh, J-F. Drill point geometry of multi-flute drills / J-F. Hsieh, P.D. Lin // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2005 .– Vol. 26. – pp. 466–476. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-003-2027-x.

Shchurova, E.I. Voxel and Finite Element Modeling of Twist Drill / E.I. Shchurova // Lecture Notes in Mechanical Engineering. – 2019. – Vol. II. – pp. 181–190. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-22063-1_20.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.