بررسی اثر گیره بندی ابزار و قطعه کار بر نواحی پایداری فرآیند فرزکاری

Abstract

لرزه ارتعاشات خودتحریک مخربی است که در حین فرآیند ماشین‌کاری به وجود آمده و باعث کاهش کیفیت سطح قطعه‌کار، سایش ابزار و حتی آسیب به ماشین‌ابزار می‌شود. این پدیده از اثر برهم‌کنش ابزار و قطعه‌کار در حین براده‌برداری به وجود آمده و یکی از عوامل محدودکننده برای دستیابی به نرخ براده‌برداری بالا است. در این مقاله، به کمک یک مدل چهار درجه آزادی از ابزار و قطعه‌کار، تأثیر گیره‌بندی ابزار و قطعه‌کار بر نواحی پایداری فرآیند فرزکاری بررسی شده است. به این منظور، ابتدا دینامیک فرآیند براده-برداری با در نظر گرفتن لرزه احیاشونده و کاهش سطح تماس با مجموعه‌ای از معادلات دیفرانسیلی تأخیری مدل‌سازی و سپس پارامترهای ساختاری مدل به کمک تست مودال در گشتاورهای گیره‌بندی مختلف اندازه‌گیری شده است. در ادامه، به کمک روش گسسته‌سازی کامل نمودار دالان‌های پایداری رسم گردیده است. به منظور اعتبار سنجی، فرزکاری مخالف با درگیری 180 درجه‌ای (نصف درگیری) ابزار با قطعه‌کار انجام گرفته و عمق برش بحرانی در سرعت‌های مشخص اسپیندل و در حالت‌های متفاوت از گشتاور گیره‌بندی به روش تجربی بدست آمده و با نتایج تئوری مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که مرز پایداری بدست آمده از روش گسسته‌سازی کامل، دقت مناسبی برای پیش‌بینی نواحی پایداری دارد. گیره‌بندی ابزار و قطعه‌کار بر مرز نواحی پایداری تأثیر گذار است؛ به گونه‌ای که افزایش گشتاور گیره‌بندی باعث افزایش کمینه عمق برش بحرانی در فرآیند فرزکاری می‌شود. همچنین افزایش گشتاور گیره‌بندی باعث کاهش دامنه نوسانات سیستم در حالت پایدار و ناپایدار در یک بازه‌ی زمانی مشخص می‌شود.