Analýza deformačního pole kolem břitu řezajícího nástroje

Při optimalizaci vysokorychlostního obrábění tvrdého listnatého dřeva rotačním nástrojem je přínosné analyzovat kromě silových poměrů při řezání také deformační pole kolem břitu řezajícího nástroje. Tuto analýzu provádíme jako bezkontaktní zpracováním digitálních fotografií a zpomalených záběrů zachycujících pohyb obrobku a deformace obráběného materiálu kolem břitu řezného nástroje pořízených pomocí vysokorychlostních kamer během obrábění. Odřezávání třísky je zpomaleno až 5000 krát. Obrazová data zpracováváme pomocí metody korelace digitálního obrazu, která umožňuje sledovat pohyb libovolných bodů (pixelů) na snímcích pořízených v časové souslednosti. Kromě deformačního pole lze ze záběrů z vysokorychlostních kamer zjistit také přibližné rozměry a tvar odřezávaných třísek. Charakterizace deformačního pole kolem břitu řezného nástroje i přibližná velikost a tvar odřezávaných třísek jsou pro experimentální verifikaci numerického modelu a jeho kalibraci nezbytné.

Obrázek č. 1 s ukázkou deformace v horizontálním směru břitu řezného nástroje při obrábění dřeva dubu o vlhlkosti 12%. Obrobek se pohybuje přímočarým pohybem v orientaci 0, 45 a 90 stupňů ke dřevním vláknům.
Obrázek č. 1

Při optimalizaci vysokorychlostního obrábění tvrdého listnatého dřeva rotačním nástrojem je přínosné analyzovat kromě silových poměrů při řezání také deformační pole kolem břitu řezajícího nástroje. Tuto analýzu provádíme jako bezkontaktní zpracováním digitálních fotografií a zpomalených záběrů zachycujících pohyb obrobku a deformace obráběného materiálu kolem břitu řezného nástroje pořízených pomocí vysokorychlostních kamer během obrábění. Odřezávání třísky je zpomaleno až 5000 krát. Obrazová data zpracováváme pomocí metody korelace digitálního obrazu, která umožňuje sledovat pohyb libovolných bodů (pixelů) na snímcích pořízených v časové souslednosti. Kromě deformačního pole lze ze záběrů z vysokorychlostních kamer zjistit také přibližné rozměry a tvar odřezávaných třísek. Charakterizace deformačního pole kolem břitu řezného nástroje i přibližná velikost a tvar odřezávaných třísek jsou pro experimentální verifikaci numerického modelu a jeho kalibraci nezbytné.

Deformační pole bylo pro jednotlivé zachycené deformační stavy v průběhu odřezávání třísky vizualizováno v podobě barevných vrstevnicových map, kde jednotlivé barvy reprezentují velikost deformace. Tyto vizualizace odhalily, že orientace dřevních vláken vůči vektoru řezné rychlosti ovlivnila vzájemný poměr tahové deformace před nástrojem (tj. míra vytrhávání/odlupování dřevních vláken před nožem) a tlakové deformace za nástrojem (tj. utlačení dřevních vláken za nožem). Tedy, že při rotačním obrábění bude deformace kolem břitu řezného nástroje při jeho průjezdu materiálem proměnlivá, nicméně absolutní velikost těchto deformací se významně nemění. Zpomalené záběry pod Obr. 1 ukazují rozdílný tvar odřezávaných třísek při různé orientaci dřevních vláken ke směru pohybu obrobku. Je patrno, že se zvětšováním úhlu mezi dřevními vlákny a směrem pohybu obrobku (od rovnoběžné po kolmou orientaci) se rozměry třísek zmenšují.

První zpomalené záběry máme už i pro obrábění s rotačním pohybem nástroje (Video 1). Zachyceno bylo obrábění suchého smrkového dřeva dvounožovou frézou.

Video 1

 

EnglishCzechAustria