تاثير پارامترهاي برشي و دامنه ارتعاش بر نيروي برشي در كنارتراشي ارتعاشي آلياژ آلومينيم Al7022

The Effect of Cutting Parameters and Vibration Amplitude on Cutting Forces in Vibration-Assisted Side Milling Process of Al7022 Aluminum Alloy

كاهش نيروي برشي در يك فرآيند ماشين‌كاري داراي مزاياي فراواني از جمله افزايش عمر ابزار و بهبود كيفيت سطح ماشين‌كاري ‌شده است. يكي از تكنيك‌هاي نوين براي كاهش نيروي برشي، براده برداري به كمك ارتعاش آلتراسونيك است. در اين مقاله، فرآيند فرزكاري به كمك ارتعاش آلتراسونيك يك بُعدي روي آلياژ آلومينيم Al7022 مطالعه شده است. با طراحي يك مكانيزم موثر براي اِعمال ارتعاش آلتراسونيك به قطعه‌كار، تاثير پارامترهاي سرعت برشي، نرخ پيشروي، عمق برش شعاعي و دامنه ارتعاش بر مولفه‌هاي سه‌گانه نيروي برشي و برآيند آن‌ها در هر دو فرآيند فرزكاري معمولي و فرزكاري به كمك ارتعاش آلتراسونيك مورد بررسي تجربي قرار گرفته است. اِعمال ارتعاش آلتراسونيك به فرزكاري، بيشترين تاثير را بر مولفه پيشروي نيروي برشي كه در راستاي ارتعاش قطعه‌كار است، گذاشته و به طور متوسط آن را 5/33? كاهش داده است. هرچه سرعت برشي كوچكتر و دامنه ارتعاش بزرگتر باشد، ميزان جدايش ابزار و قطعه‌كار در قسمت‌هايي از هر سيكل ارتعاشي افزايش يافته و مولفه پيشروي نيروي برشي كاهش بيشتري مي‌يابد. برآيند نيروي برشي نيز به طور متوسط 8/10% در فرزكاري ارتعاشي نسبت به فرزكاري معمولي كاهش يافته است.

Reduction of cutting force in a machining process offers several advantages including, increase in tool life and improvement in the quality of the machined surface. One of the new techniques for reducing cutting force relates to ultrasonic vibration assisted machining. In the present paper, one-dimensional ultrasonic vibration-assisted side milling process of Al7022 aluminum alloy has been studied. In order to investigate the effect of cutting speed, feed rate, radial depth of cut, and vibration amplitude on three cutting force components and their resultant, a special experimental setup has been designed and established which applies one dimensional ultrasonic vibration to work piece. Applying the ultrasonic vibrations on milling process, mostly affects the feed component of cutting force, which is unidirectional with the work piece vibration, and decreases it by 33.5% on average. Decrease in cutting speed and increase in vibration amplitude results in increasing the separation of tool and work piece from each other in a portion of each vibration cycle, and a larger decrease of the feed force. The average decrease of the resultant cutting force in ultrasonic-assisted milling process is 10.8%.