Analiza oddziaływania modelu narzędzia na symulację numeryczną MES procesu skrawania z dużą prędkością (HSM)

The finite element method has been extensively used for the simulation of manufacturing processes and especially machining. In this paper, finite element models of high speed machining are presented. More specifically, orthogonal and oblique cutting models are presented, where the geometrical and material properties of the cutting tool are investigated. Orthogonal models pertain to the simulation of cutting with three different CBN tool types. Chip formation, cutting forces and temperatures are compared for each model, at the same cutting conditions. Additionally, 3D models are presented, where the back rake angle of the cutting tool is varied. From the results it may be concluded that 3D models provide more realistic results but they are computationally more demanding than 2D models. Finite element modelling of high speed machining can provide data for the process that would be either difficult or in some cases even impossible to obtain through extensive experimental work.W artykule określono oddziaływanie geometrii narzędzia na wyniki symulacji numerycznej skrawania z dużą prędkością. Przeprowadzono symulację numeryczną dla skrawania ortogonalnego 2D, dla trzech modeli narzędzi z CBN o różnej geometrii. Porównano podział modeli numerycznych narzędzi na elementy skończone oraz przedstawiono analizę procesu kształtowania wióra, wartości składowych siły skrawania, temperaturę w strefie skrawania oraz odkształcenie plastyczne w warstwie wierzchniej dla wybranych ich geometrii. Przeprowadzono również proces symulacji dla modelu skośnego 3D dla różnych wartości kąta pochylenia krawędzi skrawającej. Wyniki symulacji pozwoliły stwierdzić, że zastosowanie modeli 3D lepiej odzwierciedla rzeczywisty proces. Stawia jednak większe wymagania w zakresie obliczeń niż przy użyciu modeli 2D. Symulacja MES obróbki z dużą prędkością pozwoliła uzyskać wyniki, które mogą być trudne lub w niektórych przypadkach niemożliwe do uzyskania w ramach badań eksperymentalnych