Автоматизированная резка панелей. Сообщение 2.

 

Предпроектные работы часто приостанавливаются из-за отсутствия данных для проведения простых конструкторских расчетов. Отсутствие информационного поля данных становится серьезным ограничением так же и при проведении аналитических исследований технологических процессов. Эти ограничения постепенно становятся частью работы инженера в самом начале работы над проектам. Как решать эти задачи доступными средствами? Если на вашем ПК установлены продукты Autodesk  для машиностроения, то задача становится решаемой. Нужно сформировать два блока задач. Первый касается определения свойств материалов, второй - построения расчетной модели.

Формулировка задачи в данном проекте определена вектором поиска силы резания панели ленточной пилой. Это значит, что в расчетную модель должны быть введены геометрия и материалы пильной ленты с выбранным шагом зубьев и участок панели.

Панель представляет собой трехслойную конструкцию из двух тонких стальных листов и слоя базальтового утеплителя. Готовых данных по расчету усилия резания такого слоеного материала вы не найдете. Справочники обходят эту тему. Используем набор характеристик материалов, достаточный для редактирования библиотечных данных ALGOR.

Построение расчетной модели интуитивно понятно. Предварительно производим ориентировочный расчет параметра подачи на зуб, используя теорию проектирования пильного оборудования для древесины. Позиционируем зуб пилы относительно непропиленной части панели вдоль прорезанной дорожки на расчетное значение подачи на зуб. Что касается усилия приложенного к ленточной пиле, то оно состоит из двух составляющих. Первая -  это усилие предварительного натяжения ленты, вторая - непосредственно сила резания панели. Первой составляющей следует пренебречь, так как этот параметр распространяется на расчет запаса прочности самой ленточной пилы и сил сцепления с приводным шкивом машины. В качестве стартового значения силы резания используем данные расчета для пиления древесины. Выбранное значение прилагаем к плоскости поперечного сечения ленточной пилы.

Далее следует закрепить панель и направляющие для пилы и поправить свойства контактов между материалами или деталями. Соединение металлических обкладок с утеплителем панели определяем как Bonded, а ленточной пилы с обкладками, утеплителем и направляющими как Sliding/no separation. 

Таким образом, что бы привести систему в равновесие, ALGOR приложенную силу резания уравновесит реакцией в контакте зуба пилы с металлическими обкладками и базальтовым утеплителем. Напряжения в областях созданных реакций должны превышать предельные допустимые значения, что приведет к разрушению материалов панели. Что нам и нужно. Напряжения, кроме созданных реакций, так же определяет величина подачи на зуб, которая составляет доли миллиметров.

Согласно рекомендациям напряжением достаточным для резания в зоне взаимодействия зуба пилы с листовым материалом является превышение предела текучести материала в два раза. Для стали 3 этот показатель составит 500Н/мм² .

В пробном расчете сила резания, приведенная к ленточному ножу, была принята равной 115Н. ALGOR произвел вычисления и показал следующие результаты.

Получено максимальное напряжение 343Н/мм². По нашим ориентировкам этого не достаточно. Сила резания, принятая для древесины, оказалась недостаточной для резания панели с металлическими обкладками.

Правильно рассчитанное значение этого технологического параметра отражается не только на оптимальной мощности привода устройства резания, но и на выборе обоснованного параметра устойчивости каркаса машины. Поскольку машина участвует в двухкоординатном движении с ощутимыми ускорениями, то инерционные нагрузки определяют основную составляющую мощности приводов перемещения. Поэтому масса подвижных частей имеет значение.

 Увеличим силу резания до 190Н. Запустим повторный расчет. Параметр подачи на зуб определяется соотношением скоростей движения пилы, движения режущей машины. Эти соотношения приведены в соответствие с производительностью линии. Поэтому их мы изменять не будем.

Полученный результат соответствует нашему видению процесса резания. Последнее значение силы резания, приложенной к ленточной пиле, примем для проведения расчетов приводной системы полуавтомата. 

Данные, полученные в результате аналитического исследования процесса резания, могут быть интересны для анализа поведения самой пилы. Потому что система взаимодействий в матрице жесткости ALGOR является симметричной.

Трудно себе представить работу инженера в Inventor без ALGOR. Это как хождение по минному полю, да еще с завязанными глазами.