مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل‌سازی نیروی برشی در فرزکاری به کمک ارتعاش آلتراسونیک و بررسی تجربی آن

نویسندگان
1 استادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد
2 هیئت علمی مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چکیده
محاسبه نیروی برشی در همه فرآیندهای ماشینکاری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این مقاله، ضخامت براده تغییر شکل نیافته در فرآیند فرزکاری به کمک ارتعاش آلتراسونیک یک بُعدی محاسبه و سپس، مدلی برای تعیین نیروی برشی در این فرآیند ارائه شده است. روابط تحلیلی نشان می‌دهند که بیشینه نیروی برشی در فرزکاری آلتراسونیکی بیشتر از فرزکاری معمولی است ولی، میانگین نیروی برشی در فرزکاری آلتراسونیکی کاهش یافته است. برای راستی آزمایی مدل‌سازی پیشنهاد شده، به کمک یک تنظیم تجربی خاص و اِعمال ارتعاش یک بُعدی در راستای پیشروی به قطعه‌کار، نیروی برشی در فرزکاری معمولی و ارتعاشی به صورت تجربی اندازه گیری شده است. بزرگتر بودن بیشینه نیروی برشی در فرزکاری آلتراسونیکی و کاهش میانگین نیروی برشی در آن نسبت به فرزکاری معمولی، در نتایج تجربی نیز مشاهده می‌شود. مقایسه مقادیر متوسط نیروی برشی نشان می‌دهد که روابط تحلیلی برای پیش بینی نیروی برشی در فرزکاری معمولی به طور متوسط 16% و در فرزکاری آلتراسونیکی به طور متوسط 40% خطا دارد. با توجه به اینکه محاسبه تحلیلی ضخامت براده تغییر شکل نیافته و نیروی برشی در فرزکاری آلتراسونیکی و همچنین مقایسه نیروهای تجربی با نیروهای مدل‌سازی شده، برای نخستین بار در این مقاله انجام شده است، می‌توان دقت روابط ارائه شده را قابل قبول دانست.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Modeling the cutting force in ultrasonic-vibration assisted milling and its empirical study

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Abootorabi Zarchi 1
Amir Abdullah 2
Mohammad Reza Razfar 2
1 Assist. Prof., Mech. Eng., Yazd Univ., Yazd, Iran
چکیده English

Calculation the cutting force in machining processes is of great importance. In this paper, undeformed chip thickness in one-dimensional ultrasonic vibration assisted milling is calculated and then, a model for determining the cutting force in this process is presented. Analytical relations show that in ultrasonic assisted milling (UAM), the maximum cutting force is greater than in conventional milling (CM), but the average cutting force is decreased. To verify the proposed relations, with the aid of a particular experimental setup, one-dimensional vibration in feed direction is applied to workpiece and cutting force in CM and UAM is measured experimentally. Greater maximum cutting force in UAM and decrease of average cutting force in UAM compared to CM is observed experimentally as well. Comparison of average values of cutting force shows that the analytical relations for predicting the cutting force have 16% average error in CM and 40% average error in UAM. Given that the analytical calculation of undeformed chip thickness and cutting force in UAM and also comparison of experimental forces with the modeled ones has been done in this paper for the first time, the accuracy of proposed relations are acceptable.

کلیدواژه‌ها English

Ultrasonic Assisted Milling
Conventional Milling
cutting force
Chip Thickness