بررسی تحلیلی و عددی نیروهای ماشینکاری فرآیند فرزکاری به کمک نوسان فراصوتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مکانیک ساخت و تولید، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

2 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک

چکیده

امروزه با پیشرفت علم مواد و با تولید مواد با خواص ویژه از قبیل سوپر آلیاﮊها، کامپوزیتها و سرامیک‌های مورد کاربرد در صنایع پیشرفته استفاده از روش های سنتی براده برداری برای تولید این قطعات امکان پذیر نمی‌باشد. لذا استفاده از روش‌های نوین مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این روش‌ها که قابلیت اضافه شدن به فرآیندهای براده-برداری سنتی را دارد، استفاده از ارتعاشات فراصوتی در حین فرآیند ماشینکاری است .در این مقاله روابط تحلیلی محاسبه نیروهای ماشینکاری مربوط به فرزکاری به کمک ارتعاشات فراصوتی بر اساس ضخامت براده تغییر شکل نیافته استخراج گردیده است. سپس شبیه‌سازی عددی فرآیند فرزکاری به کمک ارتعاشات فراصوتی با اعمال ارتعاشات به قطعه‌کار در جهت پیشروی توسط نرم افزار اجزای محدود آباکوس انجام و نیروهای ماشینکاری تعیین شده است. نتایج بدست آمده بصورت تحلیلی و عددی نشان می‌دهد که استفاده از ارتعاشات فراصوتی باعث تغییر مسیر حرکت ابزار و تغییر ضخامت براده تغییر شکل نیافته و در نتیجه کاهش نیروهای ماشینکاری در فرآیند فرزکاری می‌گردد. همچنین بر اساس نتایج بدست آمده مشاهده گردید که تطابق خوبی بین نتایج تحلیلی و شبیه‌سازی عددی بصورت سه بعدی در مقیاس ماکرو وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analytical and Numerical Investigation of Machining Forces of Ultrasonic Assisted Milling

نویسندگان [English]

  • Abbas Pak 1
  • Ali Farahani 2
1 Department of Mechanical Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamadan, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده [English]

Nowadays, with the advancement of materials science and the production of materials with special properties such as super alloys, composites and ceramics used in advanced industries, the use of traditional machining methods for the production of these parts is not possible. Therefore, the use of modern methods has been considered. One of these methods, which has the ability to add to traditional cutting processes, is the use of ultrasonic vibrations during the machining process. In this paper, analytical relations have been derived to calculate machining forces associated with ultrasonic vibration based on the undeformed chip thickness. Then numerical simulation of ultrasonic assisted milling process is performed by applying the vibrations to the workpiece in the feed direction by using the ABAQUS finite element software and the machining forces are determined. The results obtained by analytical and numerical data show that the use of ultrasonic vibrations can change the direction of movement of the tool and change the thickness of the undeformed chip and thus reduce the machining forces in the milling process. Also, based on the results, it was found that there is a good agreement between the results obtained from analytical analysis and 3D FEM modeling in macro scale.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Milling
  • Ultrasonic Vibration
  • FEM modeling
  • Machining Forces