بررسي پايداري فرآيند در تراش كاري ارتعاشي

Stability Analysis of the Vibration-Assisted Turning Process

ارتعاش لرزه كه در اين تحقيق بر روي آن تمركز شده است، نوعي ارتعاش خود برانگيخته است كه در فرآيندهاي گوناگون ماشين‌كاري نظير فرزكاري و تراشكاري به وجود مي‌آيد. اين نوع از ارتعاشات بعد از ايجاد به سرعت رشد كرده و پروسه ماشينكاري را ناپايدار مي‌كند. از عوارض اين پديده مي‌توان به سر و صداي اضافي دستگاه، سطوح موجدار، براده‌هاي منقطع همچنين شكست ابزار و اجزاي ماشين اشاره كرد. عمق برش مهمترين پارامتر بروز لرزه در فرآيند تراشكاري است. اجتناب از عمق برش بحراني سبب اطمينان از پايداري فرآيند خواهد بود. از روش هاي به دست آوردن عمق برش بحراني، مدلسازي فرآيند است. فرآيند تراشكاري ارتعاشي با مزيت هاي فراوان داراي ماهيتي متفاوت از تراشكاري سنتي است. در اين مقاله به كمك مدلسازي اين فرآيند و حل عددي آن، مقادير عمق برش بحراني به دست آمده و به كمك آزمايش و قياس با تراشكاري سنتي صحت سنجي آن انجام شده است. در فرآيند تراشكاري ارتعاشي، هرچه نسبت زمان براده برداري به كل تناوب ارتعاش كمتر باشد، فرآيند پايداري بيشتري خواهد داشت. اين نسبت با فركانس و دامنه ارتعاش نسبت مستقيم و با سرعت برشي نسبت عكس دارد.

Chattering is a kind of self-excited vibration encountered in different machining processes such as milling and turning. This type of self-excited vibration rapidly develops after commencement and destabilizes the whole process. This phenomenon leads to, among other issues, increased noise, wavy surface finishes, discontinuous chips, and failure in the tool or machine parts. The depth of cut is the main parameter in the occurrence of chattering in machining processes. Avoiding the critical depth of cut ensures the stability of the process. Process modeling is a way to obtain the critical depth of cut. The vibration-assisted turning process has many advantages and is of a different nature than the conventional machining. In this paper, the vibration-assisted turning process is modeled and numerically solved and the critical depth of cut is obtained. Validation of the results is performed using experimental data and comparison with conventional machining. In the vibration-assisted turning process, higher stability is obtained with lower ratios of cutting duration to the total vibration period. This ratio is directly proportional to vibration frequency and amplitude and is inversely proportional to the cutting speed.