Denna avhandling har berört modellering av skärmekaniska analyser genom
Finita Element Metoden (FEM) och metoder för att verifiera beräknade
resultat. Analytiska modeller för skärade bearbetning i ortogonal svarvning
har studerats för att förklara faktorer kring spånbildningsprocessen och
temperaturer i kring skärgeometrin. Syftet var att utvärdera möjligheter
till användningsområde av FE-beräkningar samt utvärdera effektiva mätmetoder
för att verifiera beräknade värden för kraft, temperatur och spånform.
AdvantEdge, en specialanpassad FE-kod för skärande bearbetning användes med
fördefinierade materialdata för att utvärdera möjligheten att modellera
skärprocessen. Programmet använder sig av en explicit lagrange formulering
med kopplade mekaniska och termiska ekvationer. Ett antal praktiska
mätmetoder användes för att verifiera beräknade data, varav en kombination
av skärkraftsmätning, höghastigetsfilmning och temperaturuppskattning (CCD-
IR) av området kring skäreggen ansågs vara mest effektiva för att ge en god
uppskattning av beräknade parametrar. Även en analytisk modell för att
prediktera temperaturer som funktion av uppmätta skärkrafter användes.
En utvärdering av tre skärgeometrier (TCMT 16T308-MR/-MM, TPGN 160308) samt
två material (kolstål - SS1672, rostfritt - 316L) med varierande skärdata
(vc = 160 - 200 - 240 [m/min], f = 0.112 - 0.224 - 0.336 [mm]) användes i
försöken.
Resultaten visar på att AdvantEdge generellt med användande fördefinierade
materialdata kan prediktera de relativa förändringar vid variationer i
geometri- och skärdata. Större felmarginaler observerades vid beräkningar i
rostfritt stål (316L) då beräkningarna i AdvantEdge uppvisar opåverkbara
numeriska problem vid beräkningarna vilket resulterar i oacceptabla
felmarginaler (>30%) i spånform, kraft och temperaturuppskattning för att
kunna användas aktivt i konstruktionsarbete. Anledning till detta antogs
vara i definitionen av materialdata vilket leder till ökad numeriskt fel vid
beräkningarna för den materialdefinitionen.
Slutsatser är att FE-beräkningar (AdvantEdge) kan användas som ett aktivt
verktyg för att modellera skärprocessen och att visa på relativa effekter av
förändringar i skärdata och skärgeometrier. För att minska beräkningsfel och
...
