بررسی تاثیر ارتعاشات اولتراسونیک بر صافی سطح در تراشکاری آلیاژهای سخت کاری شده

ماشینکاری اولتراسونیک یک راه حل مناسب برای صنعت جهت ماشینکاری مواد سخت و ترد و شکننده می باشد. استفاده از هر روش و دستگاه ماشینکاری مستلزم شناخت کامل فرایند، طراحی و مهندسی پارامترهای متغیر و دانش فنی تاثیر پارامترهای ورودی بر نتایج و خروجی های ماشینکاری می باشد. فرایند ماشینکاری اولتراسونیک یک روش نوین و جدید ماشینکاری می باشد که هنوز به طور کامل تمامی جزئیات آن، تاثیر پارامترهای آن بر نتایج ماشینکاری مشخص نمی باشد. این روش ماشینکاری در صنعت ایران هم اکنون جایگاهی ندارد و در صنعت علی رغم نیاز بسیار زیاد به این فرایند هنوز شناخت کامل وجود ندارد و عملا این تکنولوژی به ندرت استفاده می شود. این فرایند کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف نفت و گاز، نیروگاهی، نظامی، تجهیزات الکترونیک، خودرو، هوافضا و... دارد. در این پژوهش ابتدا به طور کامل فرایند ماشینکاری اولتراسونیک و چگونگی براده برداری از قطعه، تئوری ها، مشخصات، ویژگی ها و قوانین ریاضی حاکم بر آن بیان گردیده است. سپس اجزا و قطعات دستگاه ماشینکاری ارتعاشات اولتراسونیک طراحی و مهندسی شده اند. پس از تهیه و آماده سازی دستگاه ماشینکاری اولتراسونیک اقدام به انجام آزمایشات و بررسی تجربی تاثیر پارامترهای فرکانس ارتعاشات، دامنه ارتعاشات، شکل متمرکزکننده، جنس قطعه کار، جنس ابزار، سرعت دوران ابزار ، فشار استاتیک ابزار و نوع موج ورودی بر روی صافی سطح و نرخ براده برداری شده است. درنهایت با تحلیل داده های حاصل از آزمایشات تجربی، ارتباط بین پارامترهای فرایند به گونه ای که به انتخاب صحیح پارامترها و قطعات در ماشینکاری اولتراسونیک منجر شود و بتوان با صرف انرژی کمتر به دقت، کیفیت، صافی سطح بهتر و نرخ براده برداری بیشتری در ماشینکاری مواد ترد و سخت و شکننده دست یافت، بیان گردیده شده است. در این پژوهش نتیجه گیری شد که صافی سطح قطعات با مجذور فرکانس ارتعاشات مبدل رابطه مستقیم دارند و افزایش فرکانس ارتعاشات باعث افزایش نرخ براده برداری در ماشینکاری اولتراسونیک می گردد، متمرکزکننده نمایی در مقایسه با متمرکزکننده پله ای صافی سطح بهتری را ایجاد می کند، طراحی متمرکزکننده تاثیر بسیار زیادی بر نرخ براده برداری دارد.. با افزایش سرعت دورانی ابزار میزان صافی سطح به شدت بهبود می یابد، افزایش سرعت دورانی ابزار تا فرکانس رزنانس اول ابزار تاثیر مثبت در نرخ براده برداری دارد و باعث افزایش نرخ براده برداری می گردد . نوع موج ورودی که توسط ژنراتور تولید می شود بر صافی سطح قطعات تاثیر دارد . در حالت استفاده از موج سینوسی ، صافی سطح بهتری نسبت به حالت موج مستطیلی و دندانه ای حاصل می گردد و در حالت موج مستطیلی صافی سطح بهتری نسبت به موج دندانه ای حاصل می گردد. نوع موج ورودی تاثیری در نرخ براده برداری ندارد. افزایش فشار استاتیک صافی سطح را کاهش می دهد .در حالت افزایش همزمان فرکانس ارتعاشات و فشار استاتیک اگرچه صافی سطح افزایش می یابد ولی افزایش فشار استاتیک ، شدت این افزایش را کاهش می دهد و فشار استاتیک تاثیر فرکانس ارتعاشات را تحت تاثیر خود قرار می دهد و با افزایش فشار استاتیک نرخ براده برداری به شدت افزایش می یابد. برای متریال های با سختی بالاتر ، ماشینکاری اولتراسونیک با سهولت بیشتری انجام می گیرد و صافی سطح بهتری حاصل می گردد.