Κατεργασίες κοπής υψηλής ταχύτητας: πειραματική μελέτη και αριθμητική προσομοίωση

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στη μελέτη των κατεργασιών κοπής υψηλής ταχύτητας, των παραγόντων που τις επηρεάζουν, καθώς και των μεθόδων βελτιστοποιήσεως, μοντελοποιήσεως και προσομοιώσεως. Αρχικά γίνεται παράθεση των κυριοτέρων χαρακτηριστικών της κοπής με επικέντρωση στις κατεργασίες της τόρνευσης και του φρεζαρίσματος, στις δυνάμεις κοπής και τα κοπτικά εργαλεία. Στη συνέχεια πραγματεύονται οι συνθήκες κοπής των κατεργασιών υψηλής ταχύτητας με ή χωρίς τη χρήση ψυκτικού υγρού, οι μορφές των αποβλήτων και οι τρόποι για βελτίωση των κατεργασιών βάσει των παραμέτρων τους. Από το τέταρτο κεφάλαιο αρχίζει η ανάλυση της μοντελοποιήσεως των κατεργασιών, παραθέτοντας τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και το πρόγραμμα προσομοιώσεως κατεργασιών κοπής “AdvantEdge”, των δυνατοτήτων του και των προβλημάτων που ακόμα έχει. Το εμπορικό αυτό πακέτο χρησιμοποιήθηκε για τη μοντελοποίηση, τρισδιάστατη προσομοίωση και επίλυση των κατεργασιών τόρνευσης και φρεζαρίσματος που μελετήθηκαν, ενώ παράλληλα οι ίδιες εφαρμογές σχεδιάστηκαν με τη μέθοδο Taguchi και πραγματοποιήθηκαν σε εργαλειομηχανές CNC. Η παρουσίαση και η σύγκριση των αποτελεσμάτων από τα πειράματα και την προσομοίωσή τους αφορά το τελευταίο κομμάτι της εργασίας, με την εξαγωγή συμπερασμάτων να βασίζεται στη βιβλιογραφία και στην πειραματική και υπολογιστική διαδικασία που ακολουθήθηκε.

This Diploma Thesis is referring to the study of high-speed machining of cutting, the factors that affect it and the methods of optimization, modeling and simulation. At start the main features of cutting operations are indicated, focusing on turning and milling machining, on cutting forces and tools. In continue the conditions of high-speed machining with or without coolant, the chip types and the ways of improvement for machining based on their parameters are shown. From the forth chapter begins the analysis about modeling of the machining, arraying the finite element method and the simulation program of cutting operations “AdvantEdge”, with its abilities and malfunctions. This commercial program was used in modeling, 3D simulation and solution of turning and milling machining operations that were worked out, while at the same time those operations were designed by the Taguchi Methods and took place on CNC machine tools. The presentation and comparison of the experimental and numerical simulated results concern the last part of this project, by getting out conclusions depending on the bibliography and the experiments.