جستجو در:
دوره 22، شماره 6 - ( خرداد 1401 )
جلد 22 شماره 6 صفحات 369-357 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Bayat M, Amini S. The effect of workpiece hardness and cutting parameters on temperature, surface roughness and tool wear in ultrasonic assisted turning. Modares Mechanical Engineering 2022; 22 (6) :357-369
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-57511-fa.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-57511-fa.html
بیات مسعود، امینی سعید. تاثیر سختی قطعهکار و پارامترهای برشی بر دما، زبری سطح و فرسایش ابزار در تراشکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک. مهندسی مکانیک مدرس. 1401; 22 (6) :357-369
مسعود بیات* 
1، سعید امینی2
1، سعید امینی2
1- گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران ، masuod522@gmail.com
2- گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
2- گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
چکیده: (2097 مشاهده)
ماشینکاری قطعات سخت یکی از مهم‌ترین چالشهای صنایع تولیدی است. از این رو روشهای نوینی به ماشینکاری سنتی افزوده شده است. ماشینکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک از جمله این روشها است. مزایای استفاده از ارتعاشات التراسونیک نسبت به ماشینکاری سنتی شامل کاهش نیروهای ماشینکاری، کاهش سایش ابزار و اصطکاک، افزایش عمر ابزار، ایجاد شرایط برشی متناوب، افزایش قابلیت ماشینکاری مواد سخت برش و غیره است. برای ارتعاش ابزار، یک هورن از جنس فولاد با فرکانس تشدید 20633 هرتز توسط نرمافزار آباکوس تحلیل و سپس ساخته شد. در این مطالعه، اثرات پارامترهای سرعت دورانی، نرخ پیشروی، شرایط ماشینکاری معمولی و ارتعاشی در سه سختی 15، 30 و 45 راکول سی مختلف برای قطعهکار بر دمای ماشینکاری، زبری سطح و فرسایش ابزار مورد ارزیابی قرار گرفت. طراحی آزمایشها به صورت فاکتوریل کامل بوده و در مجموع، 54 آزمایش انجام شد. نتایج نشان داد در سختیهای بالاتر توسط اعمال ارتعاشات زبری سطح کاهش یافت. زبری سطح Ra)) در ماشینکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک نسبت به ماشینکاری معمولی در پارامترهای مختلف ماشینکاری تا حدود 36 درصد کمتر است. همچنین با افزایش سختی قطعهکار فرسایش ابزار بیشتر شده است که توسط اعمال ارتعاشات التراسونیک این فرسایش ابزار نسبت به حالت ماشینکاری معمولی کمتر است. علاوه بر این دمای ماشینکاری در مجموع در سختیهای بالاتر قطعه کار در حالت ارتعاشی حداکثر 15 درصد کمتر است. با اعمال ارتعاشات فرسایش ابزار در مجموع کاهش یافته است که میتوان با انتخاب ابزار سرمتی و اعمال ارتعاشات شرایط فرسایش ابزار را در ماشینکاری فولاد 4140 AISI به حداقل رساند.
واژه‌های کلیدی: تراشکاری، ماشینکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک، عمر ابزار، دمای ماشینکاری، زبری سطح، فولاد AISI 4140، سختی قطعه کار
نوع مقاله: پژوهشی اصیل |
موضوع مقاله:
تجزیه و تحلیل و انتخاب مواد
دریافت: 1400/9/8 | پذیرش: 1400/11/17 | انتشار: 1401/3/10
دریافت: 1400/9/8 | پذیرش: 1400/11/17 | انتشار: 1401/3/10
فهرست منابع
1. Davim JP. Design of optimisation of cutting parameters for turning metal matrix composites based on the orthogonal arrays. Journal of materials processing technology. 2003 Jan 10;132(1-3):340-4. [DOI:10.1016/S0924-0136(02)00946-9]
2. Bayat M, Abootorabi MM. Estimation of energy consumption in milling process with minimum quantity lubrication and comparison with wet cutting state. Modares Mechanical Engineering. 2020 Jun 10;20(6):1701-8.
3. Bayat M, Amini S, Hadidi M. Effect of ultrasonic-assisted turning on geometrical tolerances in Al 2024-T6. Materials and Manufacturing Processes. 2021 May 23:1-2. [DOI:10.1080/10426914.2021.1926496]
4. Saravanan L, Xavior MA. comparative performance of coated and uncoated inserts during intermittent cut milling of aisi 4340 steel. Journal of Engineering Science and Technology. 2015 May 1;10(5):606-16.
5. Özel T, Hsu TK, Zeren E. Effects of cutting edge geometry, workpiece hardness, feed rate and cutting speed on surface roughness and forces in finish turning of hardened AISI H13 steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2005 Feb;25(3):262-9. [DOI:10.1007/s00170-003-1878-5]
6. Gaitonde VN, Karnik SR, Figueira L, Davim JP. Machinability investigations in hard turning of AISI D2 cold work tool steel with conventional and wiper ceramic inserts. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2009 Jul 1;27(4):754-63. [DOI:10.1016/j.ijrmhm.2008.12.007]
7. Cristina-Iuliana B. Factors influencing surface integrity in hard machining of steels-A review. International Journal of Scientific & Engineering Research. 2015 May;6(5):38-43.
8. Omiddodman AR, Hassanpour H, Sadeghi MH, Rasti A, Saadatbakhsh MH. Evaluation of workpiece hardness and cutting parameters effects on cutting force and surface roughness in drilling using vegetable-based cutting fluid. Modares Mechanical Engineering. 2015 Mar 11;14(13).
9. Heydari B, Abootorabi Zarchi MM. The effect of workpiece hardness and cutting parameters on surface roughness in dry hard turning of X210Cr12 cold tool steel. Modares Mechanical Engineering. 2017 Aug 10;17(6):241-7.
10. Chavoshi SZ, Tajdari M. Surface roughness modelling in hard turning operation of AISI 4140 using CBN cutting tool. International journal of material forming. 2010 Dec;3(4):233-9. [DOI:10.1007/s12289-009-0679-2]
11. Amini S, Hosseinabadi HN, Sajjady SA. Experimental study on effect of micro textured surfaces generated by ultrasonic vibration assisted face turning on friction and wear performance. Applied Surface Science. 2016 Dec 30; 390:633-48. [DOI:10.1016/j.apsusc.2016.07.064]
12. Ostasevicius V, Gaidys R, Rimkeviciene J, Dauksevicius R. An approach based on tool mode control for surface roughness reduction in high-frequency vibration cutting. Journal of Sound and Vibration. 2010 Nov 8;329(23):4866-79. [DOI:10.1016/j.jsv.2010.05.028]
13. Nath C, Rahman M, Andrew SS. A study on ultrasonic vibration cutting of low alloy steel. Journal of Materials Processing Technology. 2007 Oct 1; 192:159-65. [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2007.04.047]
14. Amini S, Tehrani AF, Barani A, Paktinat H. Vibration drilling process on Al2024. InAdvanced Materials Research 2012 (Vol. 445, pp. 79-83). Trans Tech Publications Ltd. [DOI:10.4028/scientific5/AMR.445.79]
15. Patil S, Joshi S, Tewari A, Joshi SS. Modelling and simulation of effect of ultrasonic vibrations on machining of Ti6Al4V. Ultrasonics. 2014 Feb 1;54(2):694-705. [DOI:10.1016/j.ultras.2013.09.010]
16. Lotfi M, Amini S, Akbari J. Surface integrity and microstructure changes in 3D elliptical ultrasonic assisted turning of Ti-6Al-4V: FEM and experimental examination. Tribology International. 2020 Nov 1; 151:106492. [DOI:10.1016/j.triboint.2020.106492]
17. Amini S, Aghaei M, Lotfi M, Hakimi E. Analysis of linear vibration in rotary turning of AISI 4140 steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017 Aug;91(9):4107-16. [DOI:10.1007/s00170-017-0108-5]
18. Dhananchezian M, Kumar MP, Sornakumar T. Cryogenic turning of AISI 304 stainless steel with modified tungsten carbide tool inserts. Materials and Manufacturing Processes. 2011 May 1;26(5):781-5. [DOI:10.1080/10426911003720821]
19. M. C. Shaw, Metal Cutting Principles, pp.213-272, London: Oxford University Press, 1984.
20. Sulaiman S, Roshan A, Borazjani S. Effect of cutting parameters on tool-chip interface temperature in an orthogonal turning process. InAdvanced Materials Research 2014 (Vol. 903, pp. 21-26). Trans Tech Publications Ltd. [DOI:10.4028/www.scientific.net/AMR.903.21]
21. Sarıkaya M, Yılmaz V, Güllü A. Analysis of cutting parameters and cooling/lubrication methods for sustainable machining in turning of Haynes 25 superalloy. Journal of Cleaner Production. 2016 Oct 1;133:172-81. [DOI:10.1016/j.jclepro.2016.05.122]
22. S. Y. Hong, Y. Ding, Cooling approaches and cutting temperatures in cryogenic machining of Ti-6Al-4V, International Journal of Machine Tool & Manufacture, Vol. 41, No. 1, pp. 1417-1437, 2001. [DOI:10.1016/S0890-6955(01)00026-8]
23. M. Aydın, C. Karakuzu, M. Uçar, A. Cengiz, and M. A. Çavuşlu, "Prediction of surface roughness and cutting zone temperature in dry turning processes of AISI304 stainless steel using ANFIS with PSO learning," Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 67, no. 1-4, pp. 957-967, Jul. 2013. [DOI:10.1007/s00170-012-4540-2]
24. Wang SJ, Chen X, To S, Ouyang XB, Liu Q, Liu JW, Lee WB. Effect of cutting parameters on heat generation in ultra-precision milling of aluminum alloy 6061. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015 Sep;80(5):1265-75. [DOI:10.1007/s00170-015-7072-8]
25. Geng D, Lu Z, Yao G, Liu J, Li Z, Zhang D. Cutting temperature and resulting influence on machining performance in rotary ultrasonic elliptical machining of thick CFRP. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2017 Dec 1; 123:160-70. [DOI:10.1016/j.ijmachtools.2017.08.008]
26. Luo H, Wang Y, Zhang P. Effect of cutting and vibration parameters on the cutting performance of 7075-T651 aluminum alloy by ultrasonic vibration. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020 Mar;107(1):371-84. [DOI:10.1007/s00170-020-05098-z]
27. Khajehzadeh M, Razfar MR. Theoretical modeling of tool mean temperature during ultrasonically assisted turning. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2016 Apr;230(4):675-93. [DOI:10.1177/0954405414556333]
28. Amini S, Mohagheghian N. Vibratory rotary turning process of Al 7075 workpiece. Materials and Manufacturing Processes. 2014 Mar 4;29(3):344-9. [DOI:10.1080/10426914.2013.872272]
29. Lotfi M, Amini S, Teimouri R, Alinaghian M. Built-up edge reduction in drilling of AISI 1045 steel. Materials and Manufacturing Processes. 2017 Apr 26;32(6):623-30. [DOI:10.1080/10426914.2016.1221104]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |