مدلسازی استاتیکی و دینامیکی فرآیند فرزکاری خشن تراشی، سید علی حسینی، سال 1387

چکيده:

امروزه فرآیندهای ماشینکاری به یکی از پرکاربردترین روش ها در تولید طیف وسیعی از قطعات و ماشین آلات صنعتی تبدیل شده اند. در صنایع امروز کمتر قطعه ای را می توان یافت که در طی فرآیند تولید تحت عملیات ماشینکاری قرار نگرفته باشد. فرزکاری یکی از فرآیندهای ماشینکاری است که به دلیل انعطاف پذیری فوق العاده در تولید محدوده وسیعی از قطعات با هندسه ساده یا پیچیده به پرکاربردترین فرآیند ماشینکاری تبدیل شده است. فرآیند فرزکاری بر روی قطعات معمولا در سه مرحله خشن تراشی، نیمه پرداخت و پرداخت کامل صورت می گیرد. هدف از مرحله خشن تراشی نزدیک کردن هندسه یک بلوک از ماده خام به قطعه ای است که قرار است در نهایت از آن بلوک تولید شود. به همین دلیل در این مرحله تمرکز بر روی افزایش نرخ براده برداری و کمتر کردن زمان ماشینکاری است و حفظ صافی سطح و دقت ابعادی قطعه کار از اهمیت زیادی برخوردار نیست. برای بالا بردن نرخ براده برداری در این فرآیند معمولا از نرخ پیشروی و عمق بار محوری و شعاعی بالایی استفاده می شود. از طرفی بالا بردن نرخ پیشروی و عمق بار دارای محدودیت دینامیکی می باشد زیرا با افزایش این دو پارامتر دامنه نیروها و به تبع آن دامنه ارتعاشات سیستم افزایش یافته و منجر به بروز ارتعاشات خود برانگیخته ابزار می شود. این ارتعاشات به نوبه خود منجر به شکستن ابزار و یا آسیب رسیدن به سازه ماشین ابزار می شود. به همین منظور و برای جلوگیری از این گونه ارتعاشات یا به تاخیر انداختن آنها، لبه برنده این گونه ابزارها به صورت دندانه دار و با پروفیل های مختلف ساخته می شود. این پروفیل باعث تداخل فازهای ارتعاشی شده و ارتعاشات خودبرانگیخته ابزار را به تاخیر می اندازد. از آنجایی که هر گونه تحلیل استاتیکی و دینامیکی فرآیندهای ماشینکاری مستلزم تحلیل دقیق نیروها در حین فرآیند می باشد در این رساله مدلی ارائه شده است که می تواند ضخامت براده و نیروهای ماشینکاری در فرآیندهای خشن تراشی را مدل کرده از آنها د­ر تحلیل استاتیکی و دینامیکی فرآیند استفاده نماید. مدل ارائه شده با استفاده از منحنی های B-spline به مدلسازی لبه برنده می پردازد و با استخراج مستقیم کلیه خواص هندسی لبه از معادلات B-spline امکان مدلسازی نیروها در دو حالت استاتیکی و دینامیکی برای لبه برنده با هر هندسه دلخواه را امکان پذیر می سازد.

واژه های کليدی:

فرزکاری خشن تراشی، ضخامت براده، مدلسازی هندسی لبه برنده، مدل سازی استاتیکی و دینامیکی نیروها، منحنی های B-spline