شبيه‌سازي فرايند تشكيل براده در ماشين‌كاري مايل آلياژ آلومينيوم به روش المان محدود

Finite element simulation of chip formation process in oblique cutting of aluminum alloy

شبيه‌سازي فرايند ماشين‌كاري مايل به دليل نياز به استفاده از مدل سه بعدي در روش المان محدود و همچنين بالا بودن زمان حل، همواره با محدوديت‌هايي مواجه بوده و كمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. براي رفع اين محدوديت در اين پژوهش، مدلي 5/2 بعدي براي مطالعه فرايند ماشين‌كاري مايل توسعه داده شد و شبيه‌سازي فرايند تشكيل براده در اين نوع ماشين‌كاري ايجاد گرديد. ابزار و قطعه‌كار هر دو به عنوان دو قطعه تغييرشكل پذير مدل‌سازي گرديدند. از مدل موادي و معيار شكست جانسون- كوك نيز در مدل بهره گرفته شد. سپس با استفاده از اين مدل، تاثير پارامترهاي زاويه براده ابزار، زاويه تمايل ابزار و عمق برش بر تشكيل براده در آلياژ آلومينيوم مورد بررسي قرار گرفت و مشاهده گرديد كه با كاهش مقدار زاويه براده، براده‌هاي ريزتري تشكيل مي‌شوند. افزايش زاويه تمايل ابزار نيز باعث مخروطي‌تر شدن براده‌ها و افزايش طول آن‌ها شد. همچنين افزايش عمق برش به دليل افزايش ضخامت براده تغيير شكل نيافته و ميزان تنش، منقطع شدن براده‌ها را در پي داشت.

Due to a need for a 3D finite element simulation model and having a high solution time, simulation of an oblique cutting process has some limitations and has been studied less. In this study, for solving these limitations, a 2.5D model was developed for analyzing the oblique cutting process and simulation of chip formation in this cutting process was established. Two deformable parts were modeled as tool and workpiece. Johnson-Cook material model and Johnson-Cook damage criteria were used. Then the effect of tool-rake angle, cutting edge inclination angle and cutting depth on aluminum-alloy chip morphologies were analyzed and it was seen that by decreasing the rake-angle, the chips became smaller. The increase in cutting edge inclination angle causes the chips become more conical and more continuous. There were segmented chips by increasing the cutting depth, as a result of increasing the undeformed chip thickness and amount of stress.