طراحی و ساخت محور چهارم دورانی سیستم cnc جهت تحلیل پارامترهای پرداختکاری چرخدنده مخروطی به روش maf

در قطعات جدید، زبری سطحی پارامتر بسیار مهمی است و بر روی عمر قطعات و کیفیت عملکرد آن ها و نیز بر روی عملکرد کل سیستم تأثیر می گذارد. امروزه ساخت قطعاتی با زبری سطحی بسیار کم یک هدف مهم برای بسیاری از صنایع پیشرفته شده است. برخی مواقع رسیدن به کیفیت پرداخت سطحی بالا توسط روشهای سنتی کاری مشکل و یا غیرممکن است. صافی، دقت و سلامت سطح قطعات تولید شده توسط فرآیندهای ماشینکاری سنتی به سیستم ماشین ابزار وابسته است که شامل ماشین ابزار، ابزار برنده، قطعه کار، شرایط برش، و سیال برشی دارد. برای دستیابی به صافی سطح بالاتر، لازم است که ماشین ابزار صلب، عاری از خطاهای شبه استاتیک (انحراف شکل) و همچنین خطاهای دینامیک (ارتعاش خودبرانگیخته یا ارتعاشات معمولی)، و خطای ابزار و قطعه کار باشد. همچنین با توسعه مواد جدیدی مانند سوپرآلیاژها و سرامیکها و مواد مرکب که ماشینکاری آنها سخت است، تغییرات نیروها در فرآیند ماشینکاری طبیعی است و با تغییر سیستم ماشین ابزار نمی توان آن را برطرف نمود. همچنین، موادی مانند سرامیکها یا شیشه ذاتاً ترد و شکننده هستند و خرابی و شکست قطعات ساخته شده از این مواد معمولاً در اثر ترکهای ایجاد شده در حین فرآیند ماشینکاری اتفاق می افتد. پرداخت کاری سایشی مغناطیسی یکی از روش های پرداخت سطح پیشرفته است که می توان از آن برای ایجاد سطوح با کیفیت بالا و با زبری سطحی در حد چند نانومتر بر روی قطعات تخت و همچنین سطح داخلی و خارجی قطعات استوانه ای شکل استفاده نمود. این روش برای قطعات با هندسه های دیگر نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این فرآیند برای کار بر روی مواد سخت مانند سرامیک ها و سوپرآلیاژها که پردازش آنها توسط فرآیندهای سنتی مشکل و یا غیرممکن است، مناسب می باشد. چرخدنده های مخروطی از قطعاتی هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و زبری سطحی دندانه چرخدنده یکی از پارامترهای موثر بر عمر و سر و صدای چرخدنده در حین کار آن می باشد. در این پروژه با افزودن یک محور چهارم دورانی به یک فرز cnc سه محوره آزمایشگاهی، دستگاهی طراحی و ساخته شده است که قابلیت پرداخت چرخدنده-های مخروط مارپیچ را دارا می باشد و می توان توسط آن تأثیر پارامترهای مهم موثر بر فرآیند پرداخت کاری به کمک پودر مواد ساینده مغناطیسی را مطالعه و بررسی نمود. امکان استفاده از این دستگاه برای سایر چرخدنده ها (چرخدنده های مخروط ساده، چرخدنده های مارپیچ، چرخدنده های ساده) و نیز سطوح خارجی استوانه ها از مزیت های دستگاه ساخته شده می باشد. کنترل حرکت محورهای این سیستم به صورت نرم افزاری می باشد که این امر هزینه های ساخت دستگاه را کاهش می دهد. پس از ساخت دستگاه، یکی از روش های طراحی آزمایش یعنی روش رویه پاسخ (rsm) برای طراحی آزمایش های مناسب جهت مطالعه اثر پارامترهای مهم بر روی فرآیند مورد استفاده قرار گرفته است. سپس با تحلیل آماری داده های حاصل از آزمایش های انجام شده توسط نرم افزار مینی تب، فاکتورهای موثر بر فرآیند و اثرات متقابل آن ها تعیین شده و معادله رگرسیونی برای تخمین زبری سطح نهایی از روی ورودی های فرآیند به دست آمده است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان داد که هر سه فاکتور مورد بررسی یعنی سرعت دوران ابزار، جریان عبوری از سیم پیچ آهن ربای الکتریکی و شماره مش ذرات ساینده تاثیر مهمی بر روی زبری سطح نهایی دارند. در بین پارامترهای مورد مطالعه، جریان عبوری از سیم پیچ بیشترین تأثیر و سرعت دورانی ابزار کمترین تأثیر را بر بهبود زبری سطحی داشته است. آزمایشات نشان داد که زمان لازم برای پرداخت چرخدنده مخروطی توسط روش maf نسبتاً طولانی می باشد و استفاده از این روش برای پرداخت چرخدنده مخروطی در موارد عادی مقرون به صرفه نمی باشد، ولی در موارد خاص در صورت نیاز به صافی سطح بسیار بالا می توان از آن استفاده نمود.