مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر انتخاب بهینه پارامترهای ارتعاشی و برشی بر نیروهای برش در فرایند ماشین‌کاری به کمک ارتعاش التراسونیک

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
سعید موحدیان
محمدجواد ناطق
دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در این مقاله به بررسی تاثیر انتخاب بهینه پارامتر های ارتعاشی و برشی بر نیروهای برش در فرایند ماشین‌کاری به کمک ارتعاش التراسونیک پرداخته شده است و نتایج حاصل در دو حالت ماشین‌کاری سنتی و ماشین‌کاری به کمک ارتعاش التراسونیک با هم مقایسه شده‌اند. در بررسی اثر اعمال ارتعاش التراسونیک بر فرایند ماشین‌کاری، تحلیل‌ها در شرایط مختلف پارامتر های ارتعاشی و برشی انجام شده اند و تاثیر تغییر سرعت نوسان ابزار نسبت به سرعت برشی، مورد بررسی قرار گرفته اند. مدل‌سازی و شبیه سازی المان محدود به کمک نرم افزار المان محدود دیفرم (DEFORM) انجام شده است. نتایج حاصل نشان دادند که اعمال ارتعاش التراسونیک در فرایند ماشین‌کاری، منجر به کاهش نیروهای برشی مماسی و محوری وارد بر ابزار برشی و قطعه کار و کاهش حرارت حاصل از فرایند برش می‌شود. با بررسی نتایج حاصل مشخص شد که در فرایند ماشین‌کاری به کمک ارتعاش التراسونیک وقتی که سرعت برشی حداقل 30 درصد کمتر از سرعت ارتعاش نوک ابزار باشد، فرایند بازدهی مطلوبی دارد و اثرات مطلوب اعمال ارتعاش التراسونیک بر فرایند شامل کاهش نیروهای برشی، کاهش حرارت ناشی از برش، کاهش ضریب اصطکاک بین ابزار و قطعه‌کار، کمک به بهبود جریان براده و غیره حاصل می‌شوند.
کلیدواژه‌ها
ماشین‌کاری
دمای برش
نیروی برشی
ارتعاش التراسونیک
سوپرآلیاژ اینکونل 718

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the Effect of Optimal Selection of Vibration and Cutting Parameters on Cutting Forces and Temprature in the Ultrasonic Vibration Assisted Machining Process

نویسندگان English

Saeid Movahedian
Mohammad Javad Nategh
Tarbiat Modares University
چکیده English

In this article, the effect of optimal selection of vibration and cutting parameters on cutting forces in the machining process with ultrasonic vibration assistance has been investigated and the results have been compared in two modes of conventional machining and of ultrasonic vibration assisted machining. In the investigation of the effect of ultrasonic vibration assistance on the machining process, analyzes have been carried out in different cutting speeds, and the effect of changing the cutting speed in relation to the tool's oscillation speed has been investigated. Finite element modeling and simulation has been done with DEFORM finite element software. The results show that the application of ultrasonic vibration in the machining process leads to the reduction of tangential and axial cutting and the reduction of heat resulting from the cutting process. By examining the results, it was found that in the machining process with ultrasonic vibration assistance, when the cutting speed is at least 30% lower than the vibration speed of the tool tip, the process has a favorable efficiency, and the favorable effects of applying ultrasonic vibration on the process include reducing shear forces, reducing the heat generated From cutting, reducing the friction coefficient between the tool and the workpiece, helping to improve the chip flow, etc.

کلیدواژه‌ها English

Machining
Cutting Temperature
cutting force
Ultrasonic Vibration
Inconel 718 Supperalloy
"1- Geddes B, Leon H, Huang X. Superalloys: alloying and performance. Asm International; 2010.
2- Donachie MJ, Donachie SJ. Superalloys: a technical guide. ASM international; 2002.
3- Movahedian S, Nategh MJ. Investigating the effect of ultrasonic vibration assistance on cutting forces and cutting zone temperature in machining of Ti6Al4V alloy. Manufacturing and Production Conference. 2021; 1-5 (In Persian).
4- Pei ZJ, Ferreira PM. An experimental investigation of rotary ultrasonic face milling. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 1999;39(8):1327-44.
5- Kumabe J, Hachisuka M. Super-precision cylindrical machining. Precision engineering. 1984;6(2):67-72.
6- Hsu CY, Huang CK, Wu CY. Milling of MAR-M247 nickel-based superalloy with high temperature and ultrasonic aiding. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2007;34(9):857-66.
7- Mitrofanov AV, Babitsky VI, Silberschmidt VV. Thermomechanical finite element simulations of ultrasonically assisted turning. Computational materials science. 2005;32(3-4):463-71.
8- Xiao M, Wang QM, Sato K, Karube S, Soutome T, Xu H. The effect of tool geometry on regenerative instability in ultrasonic vibration cutting. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2006;46(5):492-9.
9- Ma C, Ma J, Shamoto E, Moriwaki T. Analysis of regenerative chatter suppression with adding the ultrasonic elliptical vibration on the cutting tool. Precision Engineering. 2011;35(2):329-38.
10- Jin X, Poudel A. Experimental study on high frequency chatter attenuation in 2-D vibration assisted micro milling process. Journal of Vibroengineering. 2015;17(6):2743-54.
11- Maurotto A, Muhammad R, Roy A, Babitsky VI, Silberschmidt VV. Comparing machinability of Ti-15-3-3-3 and Ni-625 alloys in UAT. Procedia Cirp. 2012;1:330-5.
12- Amini S, Soleimanimehr H, Nategh MJ, Abudollah A, Sadeghi MH. FEM analysis of ultrasonic-vibration-assisted turning and the vibratory tool. Journal of materials processing technology. 2008;201(1-3):43-7.
13- Soleimanimehr H, Nategh MJ. An Investigation on the Influence of Cutting‐Force’s Components on the Work‐piece Diametrical Error in Ultrasonic‐Vibration‐Assisted Turning. InAIP Conference Proceedings 2011 (Vol. 1315, No. 1, pp. 1145-1150). American Institute of Physics.
14- Soleimanimehr H, Nategh MJ, Amini S. Analysis of diametrical error of machined workpieces in ultrasonic vibration assisted turning. InAdvanced Materials Research 2011 (Vol. 264, pp. 1079-1084). Trans Tech Publications Ltd.
15- Kobayashi T, Simons JW, Brown CS, Shockey DA. Plastic flow behavior of Inconel 718 under dynamic shear loads. International Journal of Impact Engineering. 2008;35(5):389-96."
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 22، شماره 10
مهر 1401
صفحه 105-111