شبيه سازي انحلال آندي در ماشين‌كاري الكتروشيميايي و طراحي ابزار توسط روش حساسيت

Simulation of Anodic Dissolution in Electro-Chemical Machining and Tool Design using Sensitivity Method

فرآيند ماشين‌كاري الكتروشيميايي، از جمله فرآيندهاي ماشين‌كاري غيرسنتي است كه به علت برتري هاي خاص اين روش، در صنايع مختلف از جايگاه منحصر به فردي برخوردار شده است. اين فرآيند، بر پايه انحلال آندي استوار است و به علت عدم تماس ابزار با قطعه كار، هيچگونه سايش و نيروي براده برداري متوجه ابزار نمي باشد؛ لذا اين امر، يكي از مهمترين مزاياي ماشين‌كاري الكتروشيميايي است. با توجه به پيچيدگي اين فرآيند، هنوز روش قابل قبولي براي پيش بيني شكل قطعه كار حاصله براي يك ابزار مشخص و همچنين طراحي ابزار براي يك حفره مشخص وجود ندارد. استفاده از روش هاي مرسوم آزمون و خطا جهت استخراج شكل قطعه كار و ابزارِ مربوطه، زمانبر و پر هزينه است. جهت طراحي و همچنين پيش بيني پارامترهاي ذكر شده، مي توان با شبيه سازي فرايند ماشين‌كاري الكتروشيمياي، ضمن كاهش هزينه ها با صرف زمان كمتري بر اين مشكل غلبه كرد؛ لذا در اين مقاله، ميزان انحلال آندي فرآيند ماشين‌كاري الكتروشيميايي در هر گام زماني توسط روش‌ المان محدود مدل سازي و در نتيجه فرآيند ماشين‌كاري شبيه سازي شده است. سپس با استفاده از نتايج مدل شبيه سازي شده و روش حساسيت، الگوريتم استخراج شكل بهينه ابزار جهت رسيدن به قطعه كار مورد نظر بيان گرديده است. نتايج بدست آمده، گوياي توانايي بسيار بالاي روش پيشنهادي در اين تحقيق جهت شبيه سازي فرآيند الكتروشيميايي و طراحي ابزار است.

The electro-chemical machining process (ECM) is one of the non-traditional machining processes used in various industries for the certain advantages it has. This machining process is based upon the anodic dissolution. Having no contact between work piece and tool that leads to a less tool wear and eliminating the cutting forces are some of the most important benefits of electro-chemical machining. There is still no acceptable method available to predict the workpiece shape for a specific tool and also a desired tool for a given cavity because of the complexity of this process, while using the conventional trial and error method to extract the shape of the workpiece and the tool is time-consuming and costly. Simulation of the electro-chemical machining process is a useful method to overcome these problems, and it lets us design and predict the noted parameters, while cost reduction and time improvement are achievable. In this work, anodic dissolution in each time step is simulated using the finite element method to simulate the electro-chemical machining process. By using the results of the simulated model and the sensitivity algorithm, extraction of an improved tool shape and a desired workpiece are possible. The results obtained demonstrate the ability of the method proposed for simulation of the electro-chemical machining process and design tool.