ارائه مدل رياضي و تهيه نرم افزار براي ماشينكاري سه بعدي مواد مركب پايه پليمري اليافي به كمك كامپيوتر

Introducing A New Mathematical Model and Developing A Computer Package For 3-D Machining of Fiber Reinforced Polymer Composites

با توجه به گسترش استفاده از مواد مركب پايه پليمري اليافي در صنايع مختلف، ماشينكاري بر روي اين مواد براي دستيابي به اشكال متنوع و با دقت ابعادي بالا و صافي سطح مطلوب از اهميت خاصي برخوردار شده است. ليكن مواد مركب اليافي به علت دارا بودن ساختاري غير ايزوتروپيك، از مكانيزم براده برداري ويژه اي تبعيت مي كنند. از پارامترهاي مؤثر در ماشينكاري اين مواد مي توان به زاويه بين راستاي الياف با جهت تراش واختلاف خواص فيزيكي و گرمايي الياف با ماتريس نام برد. در كار حاضر با استفاده از آخرين نظريه هاي براده برداري در اين مواد و ارائۀ مدلي جديد براي بهينه سازي سرعت پيشروي و سرعت خطي با توجه به راستاي الياف در هر لايه از مواد مركب چند لايه اي اليافي، نرم افزاري براي ماشينكاري (فرزكاري) سه بعدي مواد مركب اليافي ارائه شده است. تعدادي قطعات ساخته شده از مواد مركب تركيبي ماشينكاري شده و عملكرد برنامه مورد بررسي قرار گرفته است. قطعات ماشينكاري شده داراي صافي سطح بسيار مطلوب و يكنواخت و بدون نقايص ويژه مانند سوختگي ماتريس، متورق شدن لايه ها و بيرون آمدن الياف از ماتريس اند.

Due to the widespread applications of fiber reinforced polymer composites in various industries, the machining of these materials to reach the desired shapes, close tolerances and surface finish quality is of great importance. But the composite materials are anisotropic and are mostly prepared in laminated form and, therefore, they have special chip formation behaviour. Among the effective parameters in machining of these materials, the angle between the fiber orientation and machining direction and also the properties of fiber and matrix are of great significance. In the present paper, using the latest theories in the field of machining of FRP materials, a mathematical model to improve the feed rate as well as the cutting speed with respect to the fiber orientation has been introduced and, a computer package was developed for the 3-dimensional CNC machining of fiber composite materials. A number of composite pieces were fabricated and machined to check the output of the programme and the work pieces. Besides the reduction in the machining time, the machined work pieces had desired surface quality, while the common defects like matrix burning, delamination and fiber pullout were completely absent.