مدلسازی مکاترونیکی میراگرهای هوشمند و بکارگیری آنها در کنترل نیمه فعّال ارتعاشات ماشین ابزار

بهبود عملکرد ماشینکاری و براده بَرداری از فلزات یکی از نیازهای اساسی در تولید صنعتی می باشد. در این زمینه، ارتعاش چَتِر به عنوان یک عامل بازدارنده در بالا بردن بازده عملیات براده برداری شناخته میشود. دلیل این امر، ایجاد اثرات مضری همچون کیفیت سطح نهایی ضعیف، فرسایش زودرس ابزار ماشینکاری، و خرابی ماشین ابزار و یا ابزار ماشینکاری به هنگام رخ دادن پدید چتِر می باشد. در این پژوهش، روشی جدید برای کنترل نیمه فعّال ارتعاشات چتِر، با استفاده از میراگرهای هوشمند مگنتورئولوژیک مورد مطالعه قرار میگیرد. بهبود براده برداری ایمن از شرایط چتِر، با استفاده از مدلسازی یک میراگر مگنتورئولوژیک در فرآیند تراشکاری مطالعه گردیده و استراتژی کنترلی فازی ارائه میگردد. چتِر یک ارتعاش ناپایدار خود تحریک است که عمدتاً به واسطه اثر موج احیا شونده در حین عملیات ماشینکاری رخ میدهد. مشخصات دینامیکی سازه ای ، به ویژه اندازه، فاز، و قسمتهای حقیقی و موهومی تابع پاسخ فرکانسی، پارامترهای اساسی میباشند که در نمودار پایداری تأثیرگذار هستند. نمودار پایداری، در حقیقت مشخص کننده ی مرز های بین شرایط پایدار و ناپایدار در فرآیند براده برداری میباشد. در رساله ی حاضر، کاهش چتِر با تغییر دادن این عوامل به صورت نیمه فعّال و به وسیله ی یک میراگر مگنتورئولوژیک که بین ابزارگیر و یک قسمت بدون ارتعاش دستگاه قرار داده شده انجام میشود. در ابتدا یک شبیه سازی کامپیوتری برای بررسی ارتعاش ماشین ابزار انجام گردیده و با استفاده از مدل بوک-ون اصلاح شده، مدلی مجزا برای میراگر مگنتورئولوژیک ارائه میشود. نرم افزار تهیه شده قابلیت در نظر گرفتن اثر امواج احیا شونده را دارا می باشد، به این معنی که محاسبه ی ضخامت دینامیکی براده به علت ارتعاش نسبی، با توجه به موج حاضر و موج پیشین ایجاد شده روی سطح قطعه کار در نظر گرفته شده است. از آنجا که سیستم کلی به علّت وجود میراگر مگنتورئولوژیک و کنترلر، غیر خطی میباشد، روشهای معمول تولید نمودار مرز های پایداری که در حوزه فرکانس انجام میشوند، در اینجا قابل استفاده نیستند. به این منظور، با ارائه ی راهکاری از شبیه سازی در حوزه زمان به جهت تشخیص شرایط چتِر و ایجاد نمودارهای پایداری استفاده شده است. در مرحله بعد، مدل میراگر مگنتورئولوژیک و برنامه ی شبیه سازی چتِر با هم ترکیب میشوند تا با استفاده از مدل یکپارچه ی به دست آمده، اثر میراگر مگنتورئولوژیک بر روی نمودار پایداری مورد برسی قرار گیرد. در نهایت، یک کنترلر فازی به منظور انتخاب بهترین ولتاژ برای میراگر مگنتورئولوژیک در هر لحظه طراحی میگردد. نتایج به دست آمده نشان دهنده ی این میباشند که رویکرد ارائه شده در کاهش شرایط چتِر به خوبی پایداری عملیات ماشینکاری را افزایش میدهد.