مطالعه تجربي و تحليلي پارامترهاي موثر بر زبري سطح در فرايند سوراخ كاري فولاد به كمك ارتعاشات فراصوتي

Experimental and Analytical Study on Effective Parameters on Surface Roughness of Steel in Ultrasonic Assisted Drilling

دقت و كيفيت سطح نهايي از عوامل قابل توجه در محصولات، به ويژه در فرايندهاي سوراخ كاري است. يكي از راه هاي كاهش يا حذف پليسه و بهبود زبري سطح در سوراخ كاري به كار بردن ارتعاشات فراصوتي در فرايند سوراخ كاري مي باشد. سوراخ كاري به كمك ارتعاشات فراصوتي يكي از روش هاي نوين ماشين كاري است كه براي سوراخ كاري مواد سخت و غالبا غير هادي الكتريكي به كار مي رود. لذا در اين پژوهش تاثير برخي پارامترهايي موثر از قبيل، سرعت دوراني (500-710 دور بر دقيقه)، نرخ پيشروي (08/0-16/0 ميلي متر بر دور)، دامنه ارتعاشات مته (5-10 ميكرومتر) بر روي زبري سطح ديواره سوراخ در فرايند سوراخ كاري به كمك ارتعاشات فراصوتي بر روي دو نوع فولاد St37 (فولاد نرم) و VCN-150 (فولاد سرد كار) به صورت تجربي بررسي شده است. سپس، نتايج به دست آمده با استفاده از روش طراحي آزمايش ها آناليز گرديد و اثر هر يك از پارامتر ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج حاصله نشان داد كه در سوراخ كاري فولاد سخت تر (VCN-150) با افزايش دامنه ارتعاشات مته و افزايش سرعت دوراني سطح صاف تري به دست مي آيد اما در سوراخ كاري فولاد نرم تر (St37) با افزايش دامنه ارتعاشات و سرعت دوراني، سطح سوراخ زبرتر مي شود. در نهايت مي توان بيان كرد كه رفتار برخي پارامترها بر روي دو نوع فولاد مشابه ولي رفتار بعضي پارامترها بر روي دو نوع فولاد متفاوت و متضاد مي باشد.

The accuracy and quality of the final products are of desired properties especially in the drilling processes. One way to reduce or eliminate the burr and surface roughness improvement is the utilization of ultrasonic vibrations in the drilling process. Ultrasonic Assisted Drilling is one of the advanced machining processes that is being used for hard and non-conductive materials. In this study, the effect of the spindle speed (500-710 RPM), feed rate (0.08-0.16 mm/rev), vibration amplitude (5-10 µm) (ultrasonic power) have been studied on surface roughness of the machined steels ST37 (soft steel) and VCN-150 (cold worked) in ultrasonic assisted drilling, experimentally. Then, the results were analyzed by using design of experiment and the effects of each parameter were studied. Results showed that the surface quality can be improved with increasing the vibration amplitude and spindle speed in hard metal (VCN-150). On the other hand, the surface quality decreased with increasing the vibration amplitude and spindle speed in mild steel (St37). Finally, it can be stated that the behavior of some of the parameters is similar on two steels but the behavior of others may be different on the same workpieces.