طراحي و شبيه سازي ميراكننده سيال مغناطيسي و بررسي تجربي تأثير آن بر ارتعاشات ابزار در عمليات برش

Design and Simulation of Magneto-Rheological (MR) Fluid Damper and Experimental Study of its Effect on Tool Vibrations in Cut-off Operation

ارتعاشات چتر يكي از پديده هاي نامطلوب در فرآيندهاي ماشين كاري به شمار مي آيد. وقوع چتر در براده برداري معمولاً سبب ايجاد سر و صداي شديد، كاهش كيفيت سطح قطعه كار، كاهش عمر ابزار، و كاهش قابل ملاحظه در راندمان ماشين كاري مي گردد. از اين رو توسعه روش هاي مناسب كه باعث افزايش پايداري و همچنين بهبود عملكرد برش شود جهت كاهش ارتعاشات ابزار در فرآيندهاي ماشين كاري ضروري است. ميراكننده هاي سيال مغناطيسي از جمله تجهيزاتي هستند كه با هدف استهلاك انرژي ارتعاشات در صنايع مختلف توسعه داده شده اند و توانايي بالقوه اي جهت بكارگيري در فرآيندهاي ماشين كاري دارند. در اين پژوهش، يك ميراكننده سيال مغناطيسي حاوي نانوذرات Fe2O3 به منظور ميراكردن ارتعاشات چتر در عمليات برشكاري، طراحي و ساخته مي شود. سپس ميراكننده ساخته شده به طور تجربي در عمليات برشكاري نمونه قطعه كارهاي فولادي، تست مي گردد. در آزمايش هاي تجربي اين پژوهش، ارتعاشات ابزار در حالت هاي با ميراكننده و بدون ميراكننده، با اندازه گيري سيگنال شتاب ابزار ارزيابي و مقايسه مي شود. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه با استفاده از ميراكننده سيال مغناطيسي، ارتعاشات ابزار به ويژه در حالت هاي وقوع چتر به ميزان قابل توجهي كاهش مي يابد.

Chatter vibration is one of the undesirable phenomena in machining processes. The chatter in metal cutting typically causes severe noise, reduced workpiece surface quality, reduced tool life, and a significant reduction in machining efficiency. Therefore, developing suitable methods that increase stability and improve cutting performance is necessary to control tool vibrations in machining processes. Magneto-Rheological (MR) fluid damper is among the equipment developed to dissipate vibration energy in various industries and has the potential to be used in machining processes. In this study, an MR fluid damper containing Fe2O3 nanoparticles is designed and fabricated to dampen the chatter vibrations during the cut-off turning process. The fabricated damper is then experimentally tested in the cut-off turning operation of steel work samples. In the empirical experiments of this research, the tool vibration in damped and non-damped modes is evaluated and compared through measuring the tool acceleration signals. The obtained results show that by using the MR fluid damper, the tool vibrations are significantly reduced, especially in the case of chatter occurrence.