Способ определения коэффициента надреза

Изобретение относится к области обработки металлов резанием. Способ включает шаговую резку наклонными ножами клиновых листовых образцов в направлении увеличения их ширины, регистрацию усилия резания и определение ширины образца при каждом резе, на основании которых строят график зависимости усилия резания от ширины зоны резания, по которому устанавливают минимальное значение ширины образца в зоне резания, где усилие резания достигает максимального значения. Используя упомянутую ширину, толщину образца и угол наклона ножей, вычисляют коэффициент надреза. Использование изобретения позволяет повысить достоверность определения коэффициента надреза, что обеспечивает повышение точности расчета усилия резания. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к процессу резания металлических листов наклонными ножами, а именно к повышению точности расчета усилия резания за счет повышения достоверности определения коэффициента надреза εн, входящего в расчетную формулу усилия резания.

Известен способ определения коэффициента надреза, основанный на сравнении его с относительным удлинением, рассчитанным по результатам испытания образцов на растяжение. По данным [1, с. 229] εН=(1,2÷1,6)δ, где δ - относительное удлинение. Недостаток этого способа - его невысокая точность.

Наиболее близким к предлагаемому способу определения коэффициента надреза является способ, включающий резку образцов небольшого квадратного сечения (25×25 мм) параллельными ножами (1, с. 215), регистрацию усилия резания и перемещения ножей (силовые и геометрические параметры зоны резания), определение на их основе глубины внедрения ножей в металл в конце резания ZH (фиг. 1) и вычисление коэффициента надреза как εН=ZH/h.

Недостатками способа являются

- сложность экспериментальной установки ввиду необходимости регистрации двух параметров зоны резания;

- невысокая точность ввиду косвенного определения величины внедрения ножей в металл (по величине их перемещения).

Задачей изобретения является повышение достоверности определения коэффициента надреза и повышение, на основании этого, точности расчетов усилия резания наклонными ножами.

Поставленная цель достигается тем, что при использовании способа определения коэффициента надреза, включающего резку образцов металла, регистрацию силовых и геометрических параметров зоны резания, их анализ и последующее вычисление коэффициента надреза с использованием этих параметров.

Согласно изобретению, изготавливают листовой клиновой образец из исследуемого металла, с использованием которого осуществляют резку наклонными ножами с заданным шагом в направлении увеличения ширины образца, при которой усилие резания регистрируют при каждом резе, измеряют ширину образца в плоскости каждого реза, строят график зависимости усилия резания от ширины зоны резания образца, по которому устанавливают минимальное значение bГ ширины образца в зоне резания, при которой усилие резания достигает максимального значения, и вычисляют коэффициент надреза по формуле ,

где εH - коэффициент надреза;

h - толщина листа;

α - угол наклона ножа.

Другим отличием является то, что используют упомянутый образец с минимальной шириной, вычисляемой по формуле: b0=0,3δ⋅h/tgα,

где b0 - минимальная ширина;

δ - справочное значение относительного удлинения металла образца.

Кроме того, используют упомянутый образец с углом между расширяющимися сторонами, вычисляемым по формуле: ,

где ϕ - упомянутый угол;

z - число резов узкой части образца, которое принимают равным 5;

k0=t/h;

t - заданный шаг резки образца.

При этом используют упомянутый образец с рабочей длиной lp, определяемой по формуле: lр=2k0⋅z⋅h.

Опытным путем установлено [1. с. 213], что процесс резания металла методом скалывания состоит из трех периодов (фиг. 1): вмятия ножей в металл; собственно резания (сдвиг металла по плоскости резания); скалывания (отрыв оставшейся части сечения).

В первый период усилие резания постепенно увеличивается до максимального значения Pmax. Длительность этого периода характеризуется коэффициентом εВ, равным отношению глубины внедрения ножей в металл при вмятии ZВ к исходной высоте сечения полосы h, т.е. εВ=ZВ/h.

Во втором периоде усилие резания уменьшается с учетом уменьшения площади сечения металла. Момент окончания второго периода и начала третьего характеризуется коэффициентом надреза εН, равным отношению глубины внедрения ножей в конце периода резания ZH к исходной высоте полосы, т.е. εH=ZH/h.

В расчетные формулы усилия резания наклонными ножами как раз и входит коэффициент надреза. Например, широко используемая формула А.А. Королева [1, с. 229], имеет вид:

где Pmax - максимальное усилие при резании наклонными ножами (фиг. 2); k – коэффициент, учитывающий боковой зазор, затупление ножей, изгиб листа, соотношение пределов прочности по нормальным и касательным напряжениям; σВ - предел прочности материала листа; α=(1÷6)° - угол наклона ножа.

Данная зависимость получена из условия, что усилие резания наклонными ножами определяет зона резания, которая имеет форму трапеции (трапеция ABCD, фиг. 2), основания которой соответственно равны: AD=h, BC=(h-ZH). При этом высота трапеции (ширина зоны резания bp) DC=bp=ZH/tgα.

Поскольку для конкретного разрезаемого листа h, ZH и α - величины постоянные, зона резания не будет изменять своих размеров и при резании широких листов (bp<<b, b - ширина листа), она будет смещаться по ширине листа (справа налево, фиг. 2). При этом усилие резания будет также оставаться постоянным и будет смещаться только линия его действия.

При резании узких полос (b<bp, фиг. 3) усилие резания по аналогии будет определяться трапецией BCEF, размеры которой меньше размеров трапеции ABCD. Величина усилия резания Р будет соответственно меньше Pmax и тем меньше, чем меньше ширина полосы b.

Величина bГ - минимальная ширина образца, при которой усилие резания достигает максимального значения при шаговой резке клинового образца, равна ширине зоны резания широких листов (величина bp, фиг. 2) и предлагаемую зависимость для определения коэффициента надреза, в связи с этим, можно представить в виде:

Определить ширину зоны резания при резании широких листов затруднительно. Используя же клиновые образцы (фиг. 4), у которых начальная (минимальная) ширина b0 значительно меньше ширины зоны резания bp, можно, осуществляя шаговую резку с шагом t, достигнуть на узкой длине образца lу значения ширины зоны резания bГ, равной ширине зоны резания широких листов (bГ=bp).

Ширина bГ на клиновом образце является границей перехода от области резания узких полос к области резания широкого листа.

В области резания узких полос, как показано выше, усилие резания увеличивается с увеличением ширины полосы, при резании широкого листа - имеет постоянное максимальное значение.

Фиксируя любым способом усилие резания и измеряя ширину образца в зоне каждого реза, мы сможем построить график зависимости усилия резания от ширины реза (график P=ƒ(b)).

Очевидно, что этот график будет иметь два характерных участка: восходящая линия, соответствующая результатам шаговой резки узкой части образца и горизонтальная линия на уровне максимального усилия при резании широкого листа. Точка пересечения этих линий и будет определять величину bГ.

Чтобы получить необходимый результат, клиновидный образец должен гарантированно иметь на рабочей части узкую зону ly (b<bp) и широкую зону (b>bp). Для выполнения этого условия при формировании размеров образца нужно знать ориентированное значение коэффициента надреза исследуемого металла. Для этого, учитывая наличие справочных данных по относительному удлинению, можно использовать зависимость: εН=(1,2÷1,6)δ [1, с. 229].

С учетом этой зависимости и фиг. 2 .

Наименьшую ширину образца b0 (фиг. 4) принимаем равной 0,25bp (по меньшему значению bp), т.е.

b0=0,25⋅1,2δ⋅h/tgα=0,3δ⋅h/tgα

Длину узкой части образца ly определяем числом точек на восходящей линии графика Р=ƒ(b) (числом ее резов Z) и шагом резки t, который будет определяться конструкцией блока резки. При общем анализе шаг резки t свяжем с толщиной листа h, как t=k0⋅h, где k0 - целое число. Тогда ly=Zk0h. Рабочую длину образца определим из равенства узкой и широкой зон: lP=2ly=2Zk0h. При практических расчетах можно принять: k0=3; Z=5. Образец должен иметь также нерабочую зону l0, размер которой принимается конструктивно.

Величину bГ ориентировочно рассчитываем по среднему значению εН: bГ=1,4δh/tgα.

Тогда разность Δb=bГ-b0=1,1δh/tgα и угол клиновидности образца ϕ (фиг. 4) равен: .

Способ осуществляется следующим образом: для исследуемого металла устанавливаем справочную величину относительного удлинения δ. Применительно к блоку резки (известен угол наклона ножа α) устанавливаем величины k0 и Z, толщину листа h и вычисляем размеры образца (фиг. 4), используя приведенные выше зависимости.

Например: используемый металл - сталь 20 (относительное удлинение δ=0,25; угол наклона ножа α=2° (tg2°=0,0349); толщина листа h=3 мм. Принимаем Z=5; k0=3.

Тогда: ;

;

t=k0⋅h=3⋅3=9 мм;

lР=2Zk0h=2⋅5⋅3⋅3=90 мм.

Далее изготавливаем образец и осуществляем шаговую резку с фиксацией усилия резания Р и ширины реза b. Получаем следующие результаты:

Увеличение усилия резания при первых пяти резах указывает на их нахождение в узкой зоне образца. Практическое равенство усилий резания при последующих резах говорит об их нахождении в широкой зоне. Учитывая это строим график Р=ƒ(b) для первых пяти резов (кривая резания, фиг. 5) и проводим горизонтальную линию, соответствующую Pmax=36,06 кН (среднее значение для 6-9-го резов). Продлеваем кривую резания вверх до пересечения с линией Pmax. Точка пересечения этих линий определяет величину bГ. В нашем случае bГ=31,8 мм.

Вычисляем коэффициент надреза:

Использование данного способа позволит существенно повысить достоверность коэффициента надреза вследствие непосредственного измерения геометрических параметров зоны резания, что в свою очередь повысит точность расчета усилий резания наклонными ножами.

Источники информации

1. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. - М.: Металлургия, 1985. - 376 с.

1. Способ определения коэффициента надреза металла наклонными ножами, характеризующийся тем, что изготавливают листовой клиновой образец из исследуемого металла, осуществляют его резку наклонными ножами с заданным шагом в направлении увеличения ширины образца, при которой усилие резания регистрируют при каждом резе, измеряют ширину образца в плоскости каждого реза и строят график зависимости усилия резания от ширины зоны резания образца, по которому устанавливают минимальное значение bГ ширины образца в зоне резания, при которой усилие резания достигает максимального значения, а коэффициент надреза εН определяют по формуле:

где h - толщина листа,

α=(1÷6)° - угол наклона ножа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют упомянутый образец с минимальной шириной, которую определяют по формуле:

где b0 - минимальная ширина образца,

δ - справочное значение относительного удлинения металла образца.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют упомянутый образец с углом ϕ между расширяющимися сторонами, который определяют по формуле:

где - z - число резов узкой части образца, которое принимают равным 5,

k0=t/h,

t - заданный шаг резки образца.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют упомянутый образец с рабочей длиной lР, определяемой по формуле:

lP=2k0⋅z⋅h.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА). Сущность: осуществляют силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытаний материалов на сдвиг и кручение и может быть использовано в машиностроении. Устройство содержит нагружающий и опорный стержни, снабженные тензодатчиками, между которыми размещен образец.

Изобретение относится к физике материального контактного взаимодействия, конкретно к способу установления предельного состояния деформируемой сжимающей и растягивающей нагрузкой материальной среды.

Изобретение относится к методам определения механических характеристик клеевых соединений при интенсивных тепловых воздействиях. Сущность: осуществляют индукционный нагрев образца клеевого соединения до заданной температуры со скоростью 5-50°C/с и определяют искомые характеристики.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов строительных материалов на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба, и позволяет испытывать образцы материалов при различных комбинациях нагружения их усилиями растяжения, среза и изгиба в совокупности с разрывной машиной.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании процесса энергообмена в образцах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения прочности растительных материалов (соломы, зерен злаков, отходов древесины и др.) в условиях сдвига с целью обоснованного расчета и конструирования измельчающего оборудования.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Установка содержит основание, установленный на нем барабан, резец для взаимодействия с образцом, закрепленный на барабане коаксиально последнему, держатель образца в виде обоймы, толкатель для взаимодействия с одним из торцов образца, упор для взаимодействия со вторым торцом образца и механизм перемещения толкателя, выполненный в виде пресса.

Изобретение относится к сдвоенным кромкообрезным ножницам. Ножницы содержат неподвижный нижний нож и приводимый в движение поднимаемый и опускаемый верхний нож.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на участках резки прокатных станов. Кромкообрезные ножницы содержат станину, узел продольной резки, узел поперечной резки и привод, установленный на кривошипном валу продольной резки.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к отделке полосовой рулонной стали. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении металлоконструкций. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для разрезания или деления полос, листов, в частности металлических полос, металлических листов. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на участках резки прокатных станов. .

Изобретение относится к способу деления металлической полосы посредством ножниц для разрезания металлической полосы перпендикулярно направлению ее движения в установках обработки полос, причем держатель верхнего ножа и держатель нижнего ножа имеют на одной стороне верхний и нижний ножи, а на другой стороне установлены на общую ось вращения, при этом металлическая полоса во время процесса резания находится в неподвижном состоянии.

Изобретение относится к механическому оборудованию для обработки металлов давлением, в частности к направляющим, устанавливаемым на ножницах гильотинного типа, и может быть использовано при отрезке уголков от листового проката.

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть использовано для резки листового матриала. .

Изобретение относится к оборудованию для разделения исходных материалов и может быть использовано в качестве листовых ножниц с повышенной точностью реза. .

Ножницы (1), в частности ножницы поперечной резки, для резания плоского материала, включающие держатель (2) верхнего ножа и держатель (3) нижнего ножа. При этом по меньшей мере держатель (2) верхнего ножа и/или держатель (3) нижнего ножа направляется с возможностью движения вверх и вниз и выполнен с возможностью движения с помощью по меньшей мере одного устройства (4, 5) относительно соответственно другого держателя (3, 2) ножа. При этом подвижный держатель (3, 2) ножа направляется посредством устройства (4, 5), выполненного таким образом, что оно воспринимает все режущие и поперечные силы. Достигается повышение надежности в эксплуатации за счет повышения прочности конструктивных элементов. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием. Способ включает шаговую резку наклонными ножами клиновых листовых образцов в направлении увеличения их ширины, регистрацию усилия резания и определение ширины образца при каждом резе, на основании которых строят график зависимости усилия резания от ширины зоны резания, по которому устанавливают минимальное значение ширины образца в зоне резания, где усилие резания достигает максимального значения. Используя упомянутую ширину, толщину образца и угол наклона ножей, вычисляют коэффициент надреза. Использование изобретения позволяет повысить достоверность определения коэффициента надреза, что обеспечивает повышение точности расчета усилия резания. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх