تاثیر سختی قطعه‌کار و پارامترهای برشی بر دما، زبری سطح و فرسایش ابزار در تراشکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک

Abstract

ماشین‌کاری قطعات سخت یکی از مهم‌ترین چالش­های صنایع تولیدی است. از این رو روش­های نوینی به ماشین‌کاری سنتی افزوده شده است. ماشین‌کاری به کمک ارتعاشات التراسونیک از جمله این روش­ها است. مزایای استفاده از ارتعاشات التراسونیک نسبت به ماشین­کاری سنتی شامل کاهش نیروهای ماشین­کاری، کاهش سایش ابزار و اصطکاک، افزایش عمر ابزار، ایجاد شرایط برشی متناوب، افزایش قابلیت ماشین­کاری مواد سخت برش و غیره است. برای ارتعاش ابزار، یک هورن از جنس فولاد با فرکانس تشدید 20633 هرتز توسط نرم­افزار آباکوس تحلیل و سپس ساخته شد. در این مطالعه، اثرات پارامترهای سرعت دورانی، نرخ پیشروی، شرایط ماشین‌کاری معمولی و ارتعاشی در سه سختی 15، 30 و 45 راکول سی مختلف برای قطعه­کار بر دمای ماشینکاری، زبری سطح و فرسایش ابزار مورد ارزیابی قرار گرفت. طراحی آزمایش­ها به صورت فاکتوریل کامل بوده و در مجموع، 54 آزمایش انجام شد. نتایج نشان داد در سختی­های بالاتر توسط اعمال ارتعاشات زبری سطح کاهش یافت. زبری سطح Ra)) در ماشین­کاری به کمک ارتعاشات التراسونیک نسبت به ماشین­کاری معمولی در پارامترهای مختلف ماشین‌کاری تا حدود 36 درصد کمتر است. همچنین با افزایش سختی قطعه­کار فرسایش ابزار بیشتر شده است که توسط اعمال ارتعاشات التراسونیک این فرسایش ابزار نسبت به حالت ماشین­کاری معمولی کمتر است. علاوه بر این دمای ماشینکاری در مجموع در سختی­های بالاتر قطعه کار در حالت ارتعاشی حداکثر 15 درصد کمتر است. با اعمال ارتعاشات فرسایش ابزار در مجموع کاهش یافته است که می­توان با انتخاب ابزار سرمتی و اعمال ارتعاشات شرایط فرسایش ابزار را در ماشین‌کاری فولاد 4140 AISI به حداقل رساند.