تحليل عددي و بهينه‌سازي چگالي شار مغناطيسي در ناحيه براده برداري فرآيند پرداخت‌كاري با سيال هوشمند

Numerical Analysis and Optimization of Magnetic Flux Density in the Polishing Process with Magnetorheological Fluid

قطعات اپتيك با توجه به ويژگي­ هاي طراحي آ نها نيازمند دقت پروفايلي و صافي سطح بالا هستند. در فرآيند توليد اين قطعات، به دليل تردي و سختي بالا، آسيب­ هاي سطحي و زيرسطحي ايجاد مي ­شود كه براي حذف آن ها بايد از فرآيند پرداخت كاري استفاده نمود. يكي از اين فرآيندها، پرداخت كاري با استفاده از سيال هوشمند است. در اين فرآيند با استفاده ميدان مغناطيسي ايجادشده در ناحيه ماشين­ كاري، خواص رئولوژيكي سيال هوشمند تغيير مي نمايد كه ميزان اين تغييرات وابسته به چگالي شار ميدان مغناطيسي اعمالي است. در اين مطالعه تحليل اجزاء محدود به منظور بهينه سازي چگالي شار مغناطيس در ناحيه برداشت براده انجام شده است. با اين هدف، بخش ايجاد ميدان مغناطيس به عنوان بخش اصلي سيستم پرداخت كاري مورد تحليل قرار گرفته است. براي اين امر پارامترهاي مهم در ايجاد چگالي شار ميدان مغناطيس شناسايي و با استفاده از تحليل اجزاء محدود مغناطيس اثر هركدام از پارامترها بررسي شده است. براي طراحي تعداد تحليل­ ها از روش تاگوچي استفاده شده و نتايج به دست آمده به كمك الگوريتم شبكه عصبي بهينه شده است. درنهايت سيستم پرداخت كاري با توجه به مقادير بهينه ساخته شده و ميزان چگالي شار مغناطيس اندازه گيري شد. نتايج نشان داد كه زاويه قطب ­ها، ضخامت پل­ ها و ديواره چرخ سيال بيشترين تأثير را بر چگالي شار مغناطيسي در ناحيه برداشت براده دارد.

In the finishing process of optical parts, achieving minimum surface roughness and high profile precision are of great importance. Due to brittle nature and high hardness of these materials, the finishing process will induce surface and subsurface damages which can be removed by a polishing process. One of these processes is magnetorheological finishing. In this process, the rheological property of magnetorheological fluid changes by the inducted magnetic field at material removal region. In the present study, finite element analysis has been carried out to optimize the magnetic flux density in the material removal region. In order to analyze the magnetic field, the effective parameters on the amount of magnetic flux density are identified and their influence is investigated. Taguchi design of experiment method was used to reduce the number of numerical runs. By considering the finite element results and fabrication restrictions, the genetic algorithm is used for the optimization of parameters. The magnetorheological system was made with the optimized parameters and the amount of magnetic flux density was measured. The results show that the variations of poles angle, poles and the wheel wall thickness have remarkable influence on magnetic flux density in the material removal region.