مدلسازی تحلیلی و بررسی های تجربی فرآیند تراشکاری مایل به همراه ارتعاشات آلتراسونیک

هدف از این رساله، مدل سازی تحلیلی و بررسی تجربی فرآیند تراشکاری مایل به همراه ارتعاشات آلتراسونیک، اعمال شده بر ابزار برشی تک لبه مستقیم در جهت سرعت برشی می باشد. از این رو فرآیند مذکور، در حضور کلیه پارامترهای تراشکاری مایل و همچنین فرکانس و دامنه ارتعاشات آلتراسونیک، از دیدگاه تحلیل سینماتیک و دینامیک مورد مطالعه و مدل سازی قرار می گیرد. مدل سینماتیک حرکت نسبی ابزار و قطعه کار برای اولین بار نشان می دهد که ابزار برشی تحت نرخ پیشروی ثابت، حتی برای یک لحظه هم از قطعه کار جدا نمی شود، اگرچه در زمان هایی مشخص از ناحیه برش فاصله گرفته و لذا عملیات براده برداری به صورت منقطع انجام می شود. بنابراین حرکت لبه برنده ابزار نسبت به قطعه کار، الگوی تکرار شونده ای از نواحی له شده یا دندانه دار روی سطح ماشینکاری شده جانبی ایجاد می کند و سختی آن را افزایش می دهد، ضمن اینکه اثرات ظاهری به جای مانده نیز قابل تشخیص است. همچنین سه معیار انقطاع و شروع مجدد عملیات براده برداری ارائه می گردد و بر اساس آن، سرعت حدی و زمان های ماشینکاری و عدم ماشینکاری در یک سیکل ارتعاشی بدست می آید. در فرآیند تراشکاری ارتعاشی، سرعت های نسبی ابزار و قطعه کار، لغزش ماده در صفحه برش و نیز جریان براده روی سطح براده ابزار، متغیر و تابع زمان می باشد، لذا رابطه پیوستگی سرعت اصلاح می شود. آنگاه با در نظر گرفتن نرخ براده برداری متغیر و اثرات اینرسی ناشی از آن، به تحلیل دینامیک فرآیند تراشکاری مایل ارتعاشی به صورت سه بعدی پرداخته می شود. از تحلیل سینماتیک نیز وضعیت دقیق ابزار و قطعه کار بدست می آید. برآیند این مراحل، استخراج مدل مکانیک تراش مایل ارتعاشی است که با حل معادلات آن در هر نمو زمانی، پارامترهای مکانیک تراش مایل ارتعاشی و نیروهای ماشینکاری لحظه ای در حضور کلیه پارامترهای فرآیند بدست می آید و نشان می دهد که حداکثر نیروهای آن متفاوت از تراشکاری معمولی و در لحظاتی از سیکل ارتعاشی، بالاتر از آن می باشد. چنانچه معیار اثر بخشی ارتعاشات آلتراسونیک بر فرآیند ماشینکاری، از نسبت نیروهای تراشکاری ارتعاشی به تراشکاری معمولی قابل استخراج باشد، نتایج تحلیل تئوری و مشاهده های تجربی نشان می دهد که زوایای تمایل و تنظیم و همچنین سرعت پیشروی، تاثیر قابل توجهی روی این نسبت ندارد، اما کاهش سرعت برشی و افزایش دامنه ارتعاشات، ارتباط مستقیم با بهبود اثر بخشی ارتعاشات آلتراسونیک بر فرآیند ماشینکاری دارد. به هر حال غیر از پارامتر سرعت برشی، تاثیر هر یک از پارامترهای ماشینکاری مایل روی عملیات تراشکاری مایل ارتعاشی، همان تاثیری است که روی عملیات تراشکاری مایل معمولی دارد. اگرچه نیروهای ماشینکاری میانگین در فرآیند تراشکاری ارتعاشی، متناسب با تاثیر ارتعاشات آلتراسونیک بر آن، نسبت به تراشکاری مایل معمولی کمتر می باشد. کلمات کلیدی: تراشکاری مایل به همراه ارتعاشات آلتراسونیک، تحلیل سینماتیک و دینامیک.