Скінченно-елементне моделювання процесу мікрофрезерування нітинолу

Abstract

У багатьох галузях промисловості стрімко зростає попит на мініатюрні високоточні вироби, що стимулює потребу в ефективних технологіях їх виготовлення. Мікрофрезерування є найбільш універсальним процесом мікрорізання металів і сплавів. Мікрофрезерування характеризується складними умовами стружкоутворення та високими питомими силами різання. Під час обробки таких важкооброблюваних матеріалів, як нітиноли, ці негативні ефекти значно підсилюються через їх особливі фізико-механічні властивості. Тому дослідження процесів мікрофрезерування нітинолів з метою забезпечення високої ефективності їх обробки є актуальним питанням для сучасного рівня металообробних технологій. Робота присвячена розробці скінченно-елементної моделі обробки паза на плоскій поверхні заготовки з нітинолу (Ni56,5Ti43,5 за вагою) двозубою твердосплавною мікрофрезою у програмному комплексі DEFORM-3D. Покроково описано етапи розробки моделі. Розглянуто особливості підготовки CAD-моделей заготовки та фрези, налаштування властивостей інструменту, визначення моделі поведінки оброблюваного матеріалу, генерації скінченно-елементної сітки, налаштування умов контакту. В результаті скінченно-елементного моделювання процесу сухого мікрофрезерування нітинолу фрезою діаметром 1 мм було визначено сили різання для такого режиму обробки: швидкість різання – 20 м/хв, глибина різання – 0,2 мм, подача на зуб – 0,003 мм. Адекватність розробленої моделі підтверджено порівнянням з результатами власних експериментальних вимірювань сил різання для аналогічних умов обробки. Розроблена скінченно-елементна модель мікрофрезерування буде використана для подальшої оптимізації технологічних параметрів різання нітинолу з метою підвищення ефективності процесу мікрообробки цього матеріалу.