مدل سازی استاتیکی و دینامیکی فرآیند فرزکاری کف تراش
چکیده
امروزه فرآیندهای ماشینکاری، یکی از پرکاربردترین روش ها ی تولید قطعات و ماشین آلات صنعتی می باشند. در صنایع امروز کمتر قطعه ای را می توان یافت که در طی فرآیند تولید، تحت عملیات ماشینکاری قرار نگرفته باشد. فرزکاری کف تراش یکی از فرآیندهای ماشینکاری است که به دلیل نرخ براده برداری بالا، در تولید محدوده وسیعی از قطعات با هندسه ساده یا پیچیده کاربرد فراوانی دارد. معمولا در فرآیند فرزکاری کف تراش، تمرکز بر روی افزایش نرخ براده برداری و کمتر کردن زمان ماشینکاری است، بنابراین برای دستیابی به صافی سطح و دقت ابعادی مورد نظر، باید پس از انجام فرآیند فرزکاری کف تراش، عملیات پرداخت کاری قطعه کار انجام شود. برای بالا بردن نرخ براده برداری در این فرآیند می توان نرخ پیشروی و عمق برش محوری و شعاعی را بالا برد، اما باید توجه داشت که میزان بالا بردن این پارامترها، تابع محدودیت های دینامیکی سیستم برش است، زیرا با افزایش این پارامترها، دامنه نیروها و به دنبال آن دامنه ارتعاشات سیستم افزایش یافته و منجر به بروز ارتعاشات خود برانگیخته ابزار می شود. این ارتعاشات به نوبه خود می تواند منجر به شکستن ابزار و یا آسیب رسیدن به سازه ماشین ابزار شود. از آنجایی که هر گونه تحلیل استاتیکی و دینامیکی فرآیندهای ماشینکاری مستلزم تحلیل دقیق نیروها در حین فرآیند می باشد، در این تحقیق مدل جدیدی ارائه شده است که می تواند نیروهای استاتیکی و دینامیکی ماشینکاری در فرآیندهای فرزکاری کف تراش با اینسرت دایروی را پیش بینی نماید. از نتایج این مدل می توان برای تحلیل ارتعاشات اجباری و ارتعاشات خود برانگیخته ی سیستم استفاده نمود. به همین منظور، ابتدا ابعاد ابزار فرز کف تراش مورد آزمایش توسط دستگاه دیجیتایزر استخراج و سپس در محیط نرم افزار solidworks شبیه سازی شده است. با داشتن مدل سه بعدی ابزار، روابط حاکم بر فرآیند، برحسب پارامترهای مختلف برش استخراج و در محیط نرم افزار matlab شبیه سازی شده اند. این مدل قادر است سیستم نیرویی حاکم بر فرزکاری کف تراش را برای ابزار با اینسرت های دایروی، در محدوده ی شرایط مختلف برشی (از قبیل سرعت اسپیندل، نرخ پیشروی و عمق برش)، هندسه ی ابزار (زوایای براده محوری و شعاعی و زاویه ی راهنمای متغیر(، هندسه ی قطعه کار و همچنین هندسه ی فرآیند(که خود شامل موقعیت نسبی ابزار و قطعه کار و لنگی می باشد) پیش بینی نماید. از نتایج حاصل از این شبیه سازی می توان برای پیش بینی پدیده ی ارتعاشات خود برانگیخته، صافی سطح و یا بهینه سازی فرآیند برش استفاده نمود. در پایان، نتایج حاصل از شبیه سازی این مدل با نتایج آزمایشات تجربی مقایسه شده اند.