بررسی پایداری دینامیکی ماشین سنگ تخت در مقابل ارتعاشات خود تحریک لرزش

لرزه یک ارتعاش خود تحریک است که می تواند در حین عملیات ماشینکاری بوجود آید و یک محدودیت جدی برای بهره وری و کیفیت سطح قطعه کار به حساب می آید. لرزه اثرات مخرب زیادی دارد که از جمله آنها می توان به کیفیت پایین سطح ماشینکاری شده، دقت غیر قابل قبول، صدای بیش از حد ماشینکاری، سایش غیر متناسب سطح ابزار، صدمه به ماشین ابزار، کاهش نرخ براده برداری، افزایش هزینه و بسیاری موارد دیگر اشاره کرد. دستگاه سنگ یکی از ماشین ابزارهای مهم صنعت می باشد که برای رساندن قطعه کار به کیفیت مناسب سطح و دقت قابل قبول استفاده می شود. از آنجا که در عملیات سنگزنی دقت و کیفیت سطح بسیار مهم می باشد، بنابراین وجود ارتعاشات باعث عدم کارایی فرایند سنگزنی خواهد شد. بنابراین عدم وجود لرزه در سنگزنی یکی از موارد بسیار مهمی است که باید به آن توجه داشت. چون هدف از انجام این پایان نامه بررسی پایداری دینامیکی ماشین سنگ تخت در مقابل ارتعاشات خود تحریک لرزه می باشد، بنابراین پارامترهای دینامیکی دستگاه سنگ تخت، مورد استفاده قرار می گیرند که برای بدست آوردن آنها از تست آنالیز مودال استفاده می شود. در این پایان نامه ابتدا در مورد تجهیزات و روشهای انجام تست آنالیز مودال بحث شده و سپس تست آنالیز مودال تجربی بر روی دستگاه سنگ تخت مدل armstanok ساخت کشور شوروی سابق انجام گرفت. در این تحقیق با توجه به امکانات آزمایشگاهی موجود از روش تست single-point و حالت roving accelerator بهره گرفته شده است. برای تحلیل نتایج اطلاعات بدست آمده از تست مودال تجربی از نرم افزار mescope ves که یکی از قدرتمندترین نرم افزارها جهت تحلیل داده های تست آنالیز مودال است، استفاده شد. برای انجام تحلیل، فایل های uff ساخته شده توسط نرم افزار pulse labshop نیاز بود. نمودارهای پاسخ فرکانسی به نرم افزار pulse labshop توسط دستگاه آنالیز مودال داده می شود که در این نرم افزار نقاط و جهات تحریک و پاسخ نمودار بدست آمده تعریف می شود و فایل uff را که قابل تحلیل توسط نرم افزار mescope ves است ایجاد شود. چون در دستگاه سنگ تخت میز بر روی پایه قرار گرفته است و صلبیت بالایی دارد بنابراین در ارتعاشات تمرکز بر روی کلگی دستگاه سنگ تخت می باشد که بصورت خمشی ارتعاش می کند. بنابراین برای تمرکز و دقت بیشتر بر روی کلگی نیز آنالیز مودال جداگانه ای انجام گرفت. همچنین چون انجام تست آنالیز مودال تجربی هزینه بر است و امکان انجام آن به خاطر امکانات لازم در همه جا مقدور نمی باشد بنابراین می توان از مدل المان محدود و تست مودال در محیط نرم افزاری نیز بهره جست. به همین منظور در این پایان نامه تست آنالیز مودال توسط نرم افزار المان محدود نیز انجام گرفته است. برای تست مودال توسط نرم افزار المان محدود ابتدا یک مدل در نرم افزار طراحی catia تهیه شده و به نرم افزار ansys وارد می شود. در این نرم افزار نیز با تعریف شرایط تکیه گاهی، مواد تشکیل دهنده، شرایط مش زنی و همچنین نوع روش حل تست مودال، آنالیز مودال بر روی مدل انجام گرفت. با انجام تحلیل مودال توسط نرم افزار ansys فرکانسهای طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی مدل محاسبه شده اند. برای ارزیابی صحت مدل المان محدود با استفاده از نتایج تست مودال تجربی باید فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی حاصل از مدل المان محدود و تست مودال تجربی با یکدیگر مقایسه شوند. مقایسه فرکانسهای طبیعی مدل المان محدود و تست مودال تجربی حاکی از نزدیکی نتایج با یکدیگر است. که اختلاف ناچیز بوجود آمده ناشی از عدم مدل سازی دقیق ابعاد دستگاه، عدم مدل سازی دقیق جنس و شرایط اتصالات و تکیه گاهی، وجود خطا در وسایل تست آنالیز مودال تجربی و امکانات محدود تست آنالیز مودال تجربی از جمله عدم وجود شتاب سنجهای متعدد و لرزشگر بزرگ می باشد. در بخش دیگر این پایان نامه بر روی معادلات ارتعاش حاکم بر روی مدل سازه مورد مطالعه بحث شده است. از آنجاییکه در طرف دوم معادله ارتعاشی نیروهای سنگزنی وجود دارد، به نیروهای سنگزنی نیز بر اساس مدلهای ریاضی و آزمایشات تجربی پرداخته شده است. در نیروهای سنگزنی ضرایب ثابتی وجود دارد که بدست آوردن این ضرایب مستلزم انجام آزمایشات تجربی می باشد که از آزمایشات تجربی انجام گرفته توسط محققان قبلی استفاده شد. سپس با مشخص شدن هر دو سمت معادله ارتعاشی و معادلات حاکم بر پایداری فرایند سنگزنی، معادله پایداری مربوط به نمودار پایداری بدست آمد. نمودار پایداری مرز بین منطقه پایدار و عاری از ارتعاش و منطقه ناپایدار ماشینکاری را مشخص می کند. بعبارت دیگر، دیاگرام پایداری نشان می دهد که برای یک قطعه از جنس خاص، حداکثر عرض برشی در یک سرعت مشخص چه مقدار می تواند باشد تا فرایند پایدار بماند. به این ترتیب می توان حداکثر سرعت برشی و حداکثر عرض برشی را به نحوی تعیین کرد که فرایند ماشینکاری پایدار باشد. با استفاده از روابط حاکم بر پایداری فرایند سنگ زنی و نتایج تست مودال تجربی توسط برنامه ای که در محیط نرم افزار matlab نوشته شده است نمودار های پایداری بدست آمد. بعد از بدست آمدن نمودار پایداری برای اطمینان از صحت این نمودار های یک سری تست شتاب سنجی در حین فرایند سنگ زنی انجام شد. در این تست ها نقاطی از نمودار انتخاب شدند و تحت آن شرایط عمل سنگ زنی انجام گرفت و نتایج مشاهده شده صحت نمودار پایداری بدست آمده را نشان داد.