مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی و ساخت ابزار نانوپرداخت مگنتورئولوژیکی سر کروی جهت پرداخت شیشه BK7

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
محسن درخشان سامانی
عبدالرضا رحیمی
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ایران
10.22034/mme.23.6.357
چکیده
کیفیت سطح و صافی سطح نهایی قطعات اپتیک مثل انواع لنزها در عملکرد آن‌ها بسیار اثرگذار است. در این پژوهش با استفاده از شبیه‌سازی مگنتواستاتیک، طرحی جدید از ابزار مگنتورئولوژیک سر کروی با قابلیت نصب بر ماشین فرز CNC سه محوره ارائه شده است. در طرح جدید از سیستم خنک‌کاری سیم‌پیچ مغناطیسی دوگانه در سطوح داخلی و خارجی سیم‌پیچ الکترومغناطیسی استفاده شده و توزیع چگالی شار مغناطیسی بهینه‌سازی ‌شده است. قابلیت ایجاد چگالی شار مغناطیسی ابزار توسط شبیه‌سازی در نرم‌افزار ماکسول محک زده شده است. با انتخاب بهینه پارامترهای فرآیندی شدت جریان الکتریکی و فاصله کاری، قابلیت انجام پرداخت ابزار جدید برای پرداخت قطعات غیرفرومغناطیسی از جنس شیشه BK7 بررسی شده است. در تست تجربی اندازه‌گیری چگالی شار مغناطیسی توسط گوس‌متر مشاهده شد که ابزار جدید قابلیت ایجاد چگالی شار مغناطیسی کافی برای پرداخت شیشه را دارد. همچنین قابلیت اعمال نیروی عمود بر سطح این ابزار با تست پرداخت ابزار بررسی شد که نتایج نشان دادند این ابزار قابلیت اعمال نیروی فروروی کافی بر سطح قطعه کار و پرداخت قطعه در جهت کاهش زبری سطح را دارد.
کلیدواژه‌ها
نانوپرداخت
مگنتورئولوژیک
ابزار مغناطیسی سر کروی
BEMRF
چگالی شار مغناطیسی
BK7

موضوعات

عنوان مقاله English

Design and development of Ball-end magnetorheological finishing tool for nano polishing of BK7 glass

نویسندگان English

Mohsen Derakhshan Samani
Abdolreza Rahimi
Mechanical engineering department, Amirkabir University of Technology, Iran
چکیده English

Surface quality and roughness are major effective parameters on the function of optic components. This study developed a new design of the Ball-End Magnetorheological finishing tool with the ability to mount on a three-axis CNC milling. In the new design, a new concept of the cooling system was used for cooling the internal and external surfaces of the electromagnetic coil, and optimizations on magnetic flux distribution were performed. With the aid of magnetostatic simulation in Ansys Maxwell software, the tool’s capability for producing magnetic flux density was tested. The capability of a new tool for polishing non-ferromagnetic BK7 glass was tested by selecting optimized process parameters like working gap and magnetizing current. An experimental magnetic flux density test with the gauss meter showed that the newly designed BEMRF tool can generate enough magnetic flux density for polishing BK7 glass. The finishing test showed the tool’s ability to create enough indentation force on the workpiece’s surface and reduce surface roughness.

کلیدواژه‌ها English

Magnetorheology
BEMRF
nano finishing
Ball-end MRF
Magnetic flux density
BK7
1. Singh AK, Jha S, Pandey PM. Magnetorheological Ball End Finishing Process. Materials and Manufacturing Processes. 2012 Apr;27(4):389–94.
2. Jha S, Iqbal F, Alam Z, Khan DA. Experimental Investigations on the Effect of Relative Particle Sizes of Abrasive and Iron Powder in Polishing Fluid Composition for Ball End MR Finishing of Copper. International Journal of Precision Technology. 2019;8(2–4):1.
3. Miao C, Lambropoulos JC, Jacobs SD. Process parameter effects on material removal in magnetorheological finishing of borosilicate glass. Applied Optics [Internet]. 2010;49(10):1951.
4. Kumar S, Singh AK. Nanofinishing of BK7 glass using a magnetorheological solid rotating core tool. Applied Optics [Internet]. 2018;57(4):942.
5. Kumar S, Singh AK. Magnetorheological nanofinishing of BK7 glass for lens manufacturing. Materials and Manufacturing Processes [Internet]. 2018;33(11):1188–96.
6. KORDONSKI WI, JACOBS SD. MAGNETORHEOLOGICAL FINISHING. International Journal of Modern Physics B. 1996 Oct 30;10(23n24):2837–48.
7. Kumar Singh A, Jha S, Pandey PM. Nanofinishing of a typical 3D ferromagnetic workpiece using ball end magnetorheological finishing process. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2012 Dec;63:21–31.
8. Sidpara AM, Jain VK. Nanofinishing of freeform surfaces of prosthetic knee joint implant. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture [Internet]. 2012;226(11):1833–46.
9. Shorey AB, Kwong KM, Johnson KM, Jacobs SD. Nanoindentation hardness of particles used in magnetorheological finishing (MRF). Applied Optics [Internet]. 2000;39(28):5194.
10. Shorey AB, Jacobs SD, Kordonski WI, Gans RF. Experiments and observations regarding the mechanisms of glass removal in magnetorheological finishing. Applied optics. 2001;40(1):20–33.
11. Kumar Singh A, Jha S, Pandey PM. Design and development of nanofinishing process for 3D surfaces using ball end MR finishing tool. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2011;51(2):142–51.
12. Khan DA, Jha S. Selection of optimum polishing fluid composition for ball end magnetorheological finishing (BEMRF) of copper. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019 Feb 3;100(5–8):1093–103.
13. Saraswathamma K, Jha S, Rao P V. Experimental investigation into Ball end Magnetorheological Finishing of silicon. Precision Engineering. 2015;42:218–23.
14. Saraswathamma K, Jha S, Rao PV. Rheological Characterization of MR Polishing Fluid Used for Silicon Polishing in BEMRF Process. Materials and Manufacturing Processes. 2015 May 4;30(5):661–8.
15. Khurana A, Singh AK, Bedi TS. Spot nanofinishing using ball nose magnetorheological solid rotating core tool. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017 Sep 9;92(1–4):1173–83.
16. Specification EP. Deterministic magnetorheological finishing [Internet]. Vol. 220037. 2002. p. 1–40.
17. Kumar S, Singh AK. Magnetorheological nanofinishing of BK7 glass for lens manufacturing. Materials and Manufacturing Processes [Internet]. 2018 Aug 18;33(11):1188–96.
18. Alam Z, Jha S. Reprint of “‘Modeling of surface roughness in ball end magnetorheological finishing (BEMRF) process.’” Wear [Internet]. 2017 Apr 15;376–377:194–202.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 23، شماره 6
خرداد 1402
صفحه 357-366