РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА В ОЧАГЕ ДЕФОРМАЦИИ
2.1. Выбор направления отрезки при поступательном движении ножа
При отрезке профилей различного сечения важнейшим требованием является обеспечение необходимого качества получаемых изделий. Качество изделий, получаемых отрезкой, является комплексным понятием и включает геометрическую точность изделия, состояние поверхности разделения, состояние металла в областях, примыкающих к поверхностям разделения [13].
Поверхность разделения состоит из двух участков: плоского участка среза, имеющего низкую шероховатость, и криволинейного участка скалывания, имеющего большую поверхность и различные дефекты, наличие и размеры которых зависят от схемы отрезки, параметров и режимов процесса. Важнейшими параметрами процесса является поперечный зазор между наружной поверхностью профиля и внутренней поверхностью ножа, которые должны контактировать при отрезке, и осевой зазор между ножами [13]. Осевой зазор в значительной мере определяет угол скоса торца, его плоскостность, величину дефектов в поверхности разделения. Так, только при оптимальных зазорах получают заготовки без заусенцев на торцовых поверхностях и наименьшие отклонения её формы от идеальной [13]. Абсолютный оптимальный зазор имеет одинаковое значение по всему сечению только при отрезке профиля прямоугольного сечения в направлении, которое совпадает с одной из сторон сечения, т.е. - перпендикулярно к опорной стороне. Когда отрезка выполняется ножом, который перемещается неперпендикулярно, т.е наклонно под углом , к опорной стороне прямоугольного сечения (см. рис. 2.1), то величина абсолютного оптимального зазора является постоянной только на центральном участке А, а на боковых Б он уменьшается, так как размер сечения в направлении движения ножа уменьшается. Чтобы обеспечить одинаковое значение относительного зазора по всему сечению, абсолютный зазор на этих участках необходимо уменьшать, так как только в этом случае обеспечиваются одинаковые условия деформирования [13]. Похожая проблема возникает и при отрезке профилей круглого сечения, что требует фасонной заточки режущих поверхностей ножей или наклонного расположения режущей плоскости ножа к плоскости разъема [13].
Рис. 2.1 Схема отрезки профиля прямоугольного сечения при наклонном движении ножа.
При отрезке профилей более сложных сечений обеспечить одинаковый относительный зазор без существенного усложнения конструкции ножей, которые движутся поступательно, можно только в отдельных случаях, выбирая подходящее направление перемещения ножа относительно сечения.
Рассмотрим отрезку фасонного профиля - уголка, имеющего полки различной толщины и (рис. 2.2).
Угол между полками . Для определенности будем считать, что . Отрезка перпендикулярно к одной из полок очевидно нецелесообразна, так как приведет к увеличению удельной нагрузки на участке, расположенному против другой полки. Это может привести к осадке этой полки на участках, которые опираются на ножи. Кроме того, абсолютный осевой зазор на этом участке необходимо увеличить, чтобы предотвратить появление трещин.
Рис. 2.2 Схема отрезки открытого профиля - уголок.
При одинаковом абсолютном зазоре относительные зазоры будут обратно пропорциональны размерам полок в направлении движения ножа:
; ,
где - высота сечения в направлении отрезки полки ;
- высота сечения в направлении отрезки полки .
Для полок толщиной и высота сечений определяется из условий:
; .
При заданном значении угла раскрытия полок определим угол раскрытия одной из полок . Решая систему уравнений (2.1) и (2.2) относительно и получим:
; .
Чтобы при одинаковом абсолютном зазоре обеспечивался одинаковый относительный зазор практически по всему сечению (исключение составят зоны, примыкающие к краям полок) необходимо выполнить условие (2.4).
Уравнение (2.4) позволяет выбрать угол , обеспечивающий оптимальные условия деформирования по всему сечению уголка.
Из уравнения (2.4) получим:
где .
Тогда
или .
Разделив обе части полученного уравнения на нормирующий множитель:
Тогда
Коэффициенты при неизвестных в полученном уравнении можно записать с помощью параметра ?, приняв:
; .
Следовательно, или отсюда получаем .
Таким образом,
.
При одинаковой толщине полок () и угле раскрытия полок оптимальный угол .
Полученную формулу (2.5) можно представить в виде:
или
.
Отрезка без существенных дефектов на поверхности разделения возможна при относительных зазорах, численное значение которых для данного материала попадает в некоторую область, т.е. можно указать минимальное и максимальное значения допустимого относительного зазора. Следовательно, можно выбрать значения и таким образом, чтобы они оба попали в область допустимых значений.
Тогда
,
где , т.е. отношение выбранных относительных зазоров на
различных участках сечения.
При одинаковом значении абсолютно осевого зазора между ножами на всех участках сечения профиля, который отрезаем, получим:
; .
Отсюда следует, что
или
.
Решив уравнение (2.9) относительно , получим:
или
.
Рассмотрим отрезку фасонного П-образного профиля с сечением (типа швеллера) (рис. 2.3), состоящего из центральной полки толщиной и двух боковых толщиной .
Углы между поверхностями центральной полки и боковых полок обозначим . При вертикальном перемещении ножа наибольший размер сечения в направлении движения ножа представлен отрезком MN. При малом значении угла такое направление неприемлемо, если высота боковых полок существенно превышает толщину центральной полки . Если нож движется под углом к цент