Eksperymentalne i numeryczne metody określania parametrów siłowych w procesie nagniatania tocznego powierzchni chropowatej

Znajomość głównej siły nagniatania oraz wartości i rozkładu nacisków w strefie kontaktu narzędzia z przedmiotem w procesie precyzyjnego nagniatania tocznego stanowi wiedzę podstawową, niezbędną do prawidłowego projektowania procesu technologicznego oraz maszyn i narzędzi. Analityczne obliczenie głównej siły nagniatania z wymaganą dokładnością jest niemożliwe, a wykorzystanie istniejących wzorów podawanych w literaturze obarczone jest zbyt dużym błędem. Zatem istnieje potrzeba opracowania dokładniejszego sposobu obliczania parametrów siłowych w procesie nagniatania tocznego. Opracowano model fizyczny, matematyczny oraz komputerowy procesu nagniatania w uaktualnionym opisie Lagrange'a, z uwzględnieniem nieliniowości geometrycznej i fizycznej. Opracowano aplikację w programie Ansys/LS-DYNA, która umożliwia analizę różnych zjawisk fizycznych, również sił kontaktowych, występujących w procesie nagniatania w dowolnej chwili jego realizacji. Przedstawiono przykładowe wyniki symulacji numerycznej. Obliczone wartości sił w procesie tocznego nagniatania gładkościowego weryfikowano eksperymentalnie na nowoczesnym stanowisku do pomiaru sił i momentu.

Acquaintance of forces and contact pressure distribution in tool-object contact zone during precise burnishing rolling process de-termine the basic knowledge, essential to proper design a technol-ogical process, machines and tools. Calculations of the burnishing force with desirable accuracy are not possible, because the formulas given in literature are loaded by significant errors. There is still necessity to elaborate better, more precise way of force parameter calculations for burnishing rolling. The physical, mathematical and computer model of burnishing rolling process in updated Lagrange's description, considering the geometrical and physical nonlinearity, was elaborated. The application in Ansys/LS-DYNA program was elaborated, allowing to analyze different physical phenomena appearing during process as well as contact forces, in each time of realization process. Exemplary results of computer simulation are presented. Calculated force values in burnishing rolling process were verified by experiment carried out on modern measuring site, designed for force and moment measurements.