مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل غیر خطی پدیده لرزه در فرآیند تراشکاری با در نظر گرفتن همزمان دینامیک قطعه‌کار و ابزار براده‌برداری

نویسندگان
1 هیأت علمی
2 دانشگاه یزد
چکیده
در این مقاله، یک مدل سه بعدی غیر خطی جدید از ارتعاشات چتر در فرآیند تراشکاری ارائه شده است. قطعه‌کار به عنوان محور در حال دوران تحت تأثیر نیروهای براده‌برداری مدل‌سازی شده است. ابزار براده‌برداری نیز به عنوان تیر یک سر گیردار مدل‌سازی شده است. در ادامه با استفاده از تئوری پی-باکینگهام معادلات بدون بعد حرکت برای ارتعاشات عرضی و پیچشی قطعه‌کار و ارتعاشات عرضی و طولی ابزار براده‌برداری بدست آمده‌اند. در نهایت با به کارگیری روش مودهای فرضی، یک حل عددی برای این مسئله غیر خطی ارائه شده است. تأثیر پارامترهای مختلف همچون موقعیت طولی ابزار براده‌برداری، عرض براده‌برداری و شعاع قطعه‌کار بر روی پایداری براده‌برداری در دو حالت ماشین‌کاری با و بدون مرغک بررسی شده است. با استفاده از این نتایج، محدوده‌های سرعت قطعه کار به منظور پایداری فرآیند در شرایط مختلف براده‌برداری تعیین شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که استفاده از مرغک برای براده‌برداری در موقعیت نزدیک به انتهای طول قطعه‌کار باعث افزایش پایداری فرآیند و کاهش احتمال رخداد لرزه نسبت به حالت بدون استفاده از مرغک می‌شود. همچنین در صورت استفاده از مرغک، فرآیند براده‌برداری در نواحی انتهایی قطعه‌کار نسبت به مناطق میانی آن از پایداری بیشتری برخوردار است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Nonlinear analysis of chatter in turning process considering workpiece and cutting tool dynamics simultaneously

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Jalili 1
Hojjatollah Tavari 2
چکیده English

A new 3-D nonlinear model of chatter vibration in turning process is presented in this paper. Workpiece and cutting tool are modeled as rotational shaft and cantilever beam, respectively which are excited by cutting forces. Equations of motion of workpiece are derived using Hamilton’s principal. Also, Timoshenko beam theory is used to simulate tool’s vibration. Then π-Buckingham theory is used to extract dimensionless equations of motion for transverse and torsional vibrations of workpiece and transverse and longitudinal vibrations of cutting tool. Using the mode summation method, a numerical solution is presented for this nonlinear problem. Effect of cutting parameters such as longitudinal cutting position, cutting width, cutting depth and radius of workpiece for machining with and without tailstock are investigated. Using these results turning velocity intervals for stable and unstable cuts are determined. Simulation results show that using tailstock in turning process for machining near the end of the workpiece increases process stability. Also in the case of using tailstock, machining near the end of the workpiece is more stable than the machining in the middle region of the workpiece.

کلیدواژه‌ها English

chatter
Turning process
Dimensionless parameters
cutting force