شبيه سازي فرآيند فرزكاري در عمليات خشن تراشي پره هاي كمپرسور موتورهاي هوايي با استفاده از روش المان محدود

Simulation of Milling Process in Roughening of Compressor Blade in Air Engine by Use of Finite Element Analysis

در فرآيند فرزكاري سرعت بالا پيش¬بيني دقيق نيروهاي برشي براي انتخاب بهينه فرز انگشتي و ماشين¬هاي ابزار از اهميت زيادي برخوردار است. با توجه به اينكه ماشينكاري پره¬هاي كوتاه به كمك فقط يك عمل خشن¬كاري و يك عمل پرداختكاري ميسر است افزايش راندمان ماشينكاري در طي خشن¬كاري و نيمه پرداخت¬كاري حائز اهميت است. در مرحله خشن¬كاري نرخ باربرداري عامل مهمي است كه با شبيه¬سازي فرآيند فرزكاري مي¬توان مقدار بهينه آن را قبل از انجام ماشينكاري مشخص نمود. در اين تحقيق ابتدا ابعاد براده در حال ماشينكاري با استفاده از يك نرم افزار شبيه¬ساز سه بعدي تخمين زده شده است. در ادامه با استفاده از آزمايش¬هاي شيار تراشي ثابت¬هاي برشي قطعه كار محاسبه شده و ماتريس¬هاي جرم، سختي و استهلاك با استفاده از تحليل المان محدود، به¬دست آمده است. در نهايت مدلسازي و شبيه¬سازي ديناميكي نيروهاي برشي انجام گرفته و اثر عمق برش تعيين و قبل از هرگونه عمليات ماشينكاري شرايط براده برداري پيش بيني شده است. توسط آزمايشات فرزكاري نتايج حاصل از شبيه¬سازي بررسي شده و مورد تاييد قرار گرفته است.

In high speed milling, prediction of cutting forces is of prime importance for optimum selection of end mill and machine tools. Since, machining of short blades can be performed only using a roughing and a finishing operation, increasing the machining efficiency during roughing and semi finishing is significant. In roughing process, removing the chips is an important factor, in which, by simulating the milling process, suitable cutting condition before performing the machining process. In this research, at first, Instantaneous chip geometry was estimated using a 3D simulation software. Then, the cutting force coefficients were determined using the full immersion milling tests and the mass, stiffness and damping matrices are obtained using the finite element analysis. Finally, modeling and dynamic simulation of the cutting forces are performed and the effect of the depth of cut is determined and cutting conditions are predicted before doing the machining process. The simulation results are investigated and validated using the experimental results.