تأثیر جهت ارتعاش بر نیروی برشی در فرزکاری به‌کمک ارتعاش اولتراسونیک

در فرایند ماشینکاری، کاهش نیروی برشی مزایای بسیاری چون افزایش عمر ابزار و بهبود کیفیت سطح ماشینکاری‌ دارد. از جمله روش‌های جدید برای کاهش نیروی برشی، ماشینکاری به‌کمک ارتعاش اولتراسونیک است. در این مقاله، تأثیر جهت اعمال ارتعاش اولتراسونیک به قطعه‌کار در فرایند فرزکاری به‌کمک اولتراسونیک[i] بر نیروهای برشی به‌صورت تجربی با انجام دو مجموعة متفاوت آزمایشی و به‌کمک یک تنظیم تجربی مخصوص مطالعه شده است. در مجموعة نخست، که جهت پیشرویِ ابزار همراستا با ارتعاش قطعه‌کار است، نیروهای برشی به‌دلیل جدایش ابزار و قطعه‌کار از یکدیگر در قسمت‌هایی از هر سیکل ارتعاشی، به‌طور متوسط 7/16 درصد نسبت به فرزکاری معمولی[ii]کاهش یافته‌اند. در مجموعة دوم اما، که پیشروی ابزار عمود بر راستای ارتعاش قطعه‌کار است، نیروهای برشی در فرزکاری اولتراسونیکی به‌طور متوسط 5/53 درصد نسبت به فرزکاری معمولی افزایش یافته‌اند. دلیل این افزایش نیرو، وجود ضربه‌های جانبی متوالی بین ابزار و قطعه‌کار و عدم جدایش آنها از یکدیگر است. نتایج تجربی نشان می‌دهند که تغییر رفتار اصطکاک در فرزکاری اولتراسونیکی تأثیری بر کاهش نیروی برشی ندارد و دلیل اصلی کاهش نیروی برشی در فرایندهای ماشینکاری ارتعاشی، جدایش ابزار و قطعه‌کار به‌سبب اعمال ارتعاش است. در حالتی که پیشروی ابزار و ارتعاش قطعه‌کار همراستاست، برخلاف عمق برش شعاعی و نرخ پیشروی، سرعت برشی بر میزان کاهش نیروی برشی در فرزکاری به‌کمک اولتراسونیک نسبت به فرزکاری معمولی مؤثر است، به‌گونه‌ای‌که با افزایش سرعت برشی، نیروی برشی در این دو فرایند به یکدیگر نزدیک می‌شود. [i]. ultrasonic assisted milling [ii]. conventional milling