شبیه‌سازی المان محدود فرایند فرزکاری به‌کمک ارتعاش اولتراسونیک

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه یزد

2 دانشجوی کارشناسی مهندسی مکانیک دانشگاه یزد

چکیده

کاهش نیروی برشی در یک فرایند ماشینکاری دارای مزایای فراوانی چون افزایش عمر ابزار و بهبود کیفیت سطح قطعه‌کار است. از جمله روش‌های مؤثر برای کاهش نیروی برشی در چند دهه اخیر، اِعمال ارتعاش اولتراسونیک به ابزار یا قطعه‌کار در فرایندهای ماشینکاری است. از بین فرایندهای اصلی براده‌برداری، تحقیقات کمتری در مورد فرایند فرزکاری به‌کمک اولتراسونیک[i] انجام شده‌است. در این مقاله، تحلیل المان محدود فرایند فرزکاری به‌کمک اولتراسونیک برای نخستین‌بار انجام و نتایج به‌دست آمده از شبیه‌سازی با نتایج تجربی موجود در مقالات دیگر مقایسه شده ‌است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهند که بیشینة نیروی برشی در فرایند فرزکاری به‌کمک اولتراسونیک بزرگتر از فرایند فرزکاری معمولی[ii] است، اما میانگین نیروها در روش فرزکاری اولتراسونیکی کمتر از روش فرزکاری معمولی است. در فرزکاری اولتراسونیکی، افزایش دامنة ارتعاش باعث افزایش بیشینة نیرو و کاهش میانگین نیروی برشی می‌شود. افزایش فرکانس ارتعاش روی بیشینه نیروی برشی در فرزکاری اولتراسونیکی اثری ندارد، اما میانگین نیروی برشی را کاهش می‌دهد.



[i]. Ultrasonic assisted milling (UAM)


[ii]. Conventional milling (CM)

کلیدواژه‌ها


[1] Azarhoushang, B., J. Akbari. "Ultrasonic-assisted drilling of Inconel 738-LC." International Journal of Machine Tools and Manufacture 47(2007): 1027-1033.

[2] Chern, G.L., Y.C. Chang. "Using two-dimensional vibration cutting for micro-milling." International Journal of Machine Tools and Manufacture 46 (2006): 659-666.

[3] T. Tawakoli, B. Azarhoushang. "Influence of ultrasonic vibrations on dry grinding of soft steel", International Journal of Machine Tools and Manufacture 48 (2008): 1585-1591.

[4] M.R. Razfar, P. Sarvi, M.M. Abootorabi Zarchi. "Experimental investigation of the surface roughness in ultrasonic-assisted milling." Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 225(9) (2011): 1615-1620.

[5] Brehl, D.E., T.A. Dow. "Review of vibration-assisted machining." Precision Engineering 32 (2007): 153-172.

[6] Hsu, C.Y., C.K. Huang, C.Y. Wu. "Milling of MAR-M247 nickel-based super alloy with high temperature and ultrasonic aiding." International Journal of Advanced Manufacturing Technology 34 (2007): 857-866.

[7] Ding, H., S.J. Chen, K. Cheng. "Two-dimensional vibration-assisted micro end milling: cutting force modeling and machining process dynamics." Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 224(12) 2(010,): 1775-1783.

[8] Abootorabi Zarchi, M.M., M.R. Razfar, A. Abdullah. "Influence of ultrasonic vibrations on side milling of AISI 420 stainless steel." International Journal of Advanced Manufacturing Technology 66 (2013): 83-89.

[9] Abootorabi Zarchi, M.M., M.R. Razfar, A. Abdullah. "Investigation of the effect of cutting speed and vibration amplitude on cutting forces in ultrasonic-assisted milling." Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 226(7) (2012): 1185–1191.

[10] KEY to METALS Steel website, http://www.steel.keytometals.com (accessed Jan 14, 2014)