بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، اثر پارامتریی مانند عمق برش، نرخ تغذیه، سرعت برشی و زاویه برش بر کیفیت صافی سطح و سایش ابزار با استفاده از آنالیز نسبت گري و شبکه عصبی– فازي بررسی شده است. بدین منظور با استفاده از روش تاگوچی تعداد 27 آزمایش طراحی شد. سپس از یک سیستم عصبی – فازي تطبیق پذیر جهت ایجاد ارتباط بین عوامل و فاکتورهاي فرآیند استفاده شده و پاسخ تجزیه تحلیل سطح بر اساس مدل توسعه یافته این سیستم برآورده شده است . نتایج نشان میدهد که نرخ تغذیه و سرعت برشی مهمترین عواملی هستند که تاثیر اصلی و مستقیم بر صافی سطح و سایش ابزار دارند. همچنین افزایش فشار خنک کننده نیز می تواند خروج برادهها را در ناحیه برشی که موجب افزایش صافی سطح و سایش ابزار میشود را بهبود بخشد. به جهت انتخاب شیوه و راه حل بهینه، آنالیز رابطهگري براي بدست آوردن با کیفیتترین صافی سطح و کمترین سایش ابزار استفاده شده است.
واژگان کلیدي: فرآیند تراشکاري، زبري سطح، سایش ابزار، عمق برش، سرعت برشی.
١- مقدمه
در حین ماشینکاري فولاد AISI 4340، مشکلاتی مانند فرسایش سریع ابزار، صافی سطح پایین قطعهکار رخ میدهد. همچنین در این فرآیندها همواره حذف استفاده از سیال برش در صورت امکان میتواند از لحاظ اقتصادي به صرفه باشد. اما به دلیل مشکلاتی که در ماشینکاري فولاد AISI 4340 بیان گردید باشد، ترکیب حالت روغن و فشار خنک کننده میباشد - مه پاش - میتواند هم میتواند مشکلات ماشینکاري اینگونه فلزات را رفع نماید هم میتواند از نظر اقتصادي مقرون به صرفه باشد. تکنیک مه پاش شامل استفاده از روانکار با وزن %50 از کل مایع به همراه فشار خنک کننده خروجی هوا است. همچنین این روش براي قطعاتی که طول زیادي دارند و فرآیندهایی که نیاز به سوراخکاري عمیق دارند مورد استفاده قرار می گیرند.[1]
انتخاب صحیح متغیرهاي برش از قبیل سرعت پیشروي، سرعت برشی و عمق برشی یک فاکتور مهم در هر فرآیند ماشینکاري است. افزایش تقاضا جهت رسیدن به مواد با سختی و استحکام بیشتر و وزن کمتر امروزه توجه پژوهشگران را به این موضوع معطوف گردانیده است. فولاد 4340 به دلیل آنکه فلز پر کاربردي در صنایع هوافضا، اتومبیل سازي، پزشکی و قالبسازي است و بدلیل سختی و مقاومت به سایش بالایی که این فلز دارد ماشین کاري آن سخت و یا غیر ممکن میشود. از این رو سعی شده است که با استفاده از تکنیکهاي کمکی قابلیت ماشینکاري این ماده را بالا ببرند .[2]
بهینهسازي متغیرهاي برش در عمل ساده نبوده و نیازمند دانش ماشینکاري و دانستن روابط تجربی میان متغیرهاي برش مانند نیروها، حجم تولید، کیفیت سطح ماشینکاري و همچنین دانش ریاضی بهینهسازي است. براي بهینه سازي یک فرآیند ماشینکاري به عوامل زیادي میتوان توجه داشت که این عوامل نیز به نوع کار و شرایط ماشینکاري محصول بستگی دارد. تعداد آزمایش هایی که براي بررسی اثر پارامترها بر قابلیت ماشینکاري باید انجام شود بسیار زیاد بوده و هم از لحاظ زمانی و مالی بسیار هزینه بر است. بنابراین جهت کاهش تعداد آزمایشها استفاده از روش طراحی آزمایش سودمند است .[3]
لی و چاوو [4] از تکنیک مه پاش استفاده کردند تا میزان صافی سطح و ابعاد سوراخ ایجاد شده توسط مته و سایش ابزار را در فرآیند فرز کاري ارزیابی کنند. آنها مشاهده کردند که با استفاده از روش مه پاش صافی سطح بهتر و سایش ابزار کمتري نسبت به روش خشک به دست میآید.در این پژوهش با استفاده از روش مه پاش و همجنین شبکه عصبی- فازي، ارتباط میان فاکتورهاي فرآیند و پاسخهایشان به دست آمده است. سپس بوسیله آنالیز نسبتگري، بهینهترین حالت براي صافی سطح و سایش ابزار کمتر انتخاب شده است.
-2 تجهیزات آزمایشها
شکل - 1 - ، نحوه پاشش روانکار و نصب قطعه بر دستگاه آزمایش را نشان میدهد. قطعه کار مورد بررسی در این مقاله استوانهاي به قطر 18 میلیمتر و طول 25سانتیمتر بوده است. همچنین ابزار کارباید TNMG ساخت شرکت سندویک براي براده برداري از فولاد استفاده شده است که این ابزار در شکل شماره - 2 - نشان داده شده است. دستگاه تراش مورد استفاده ساخت ماشین سازي تبریز مدل TN50D است. این دستگاه از یک موتور با توان اسمی 5/5kW با سرعت دوران 1450rpm بهره می برد که توسط یک گیربکس می تواند 12 سرعت دوران بین 45 تا 2000 دور بر دقیقه را تامین میکند.
از آنجا که براي بدست آوردن سرعتهاي برشی مورد نظر با توجه به تغییرات قطر قطعه کار، داشتن سرعتهاي دورانی متفاوت نیاز بود، این ماشین به یک دستگاه اینورتر متصل شد و به کمک این دستگاه و همچنین گیربکس ماشین تراش، سرعتهاي دورانی متفاوت تامین گردید. همانطوري که در شکل - 2 - نشان داده شده است براي اندازهگیري زبري سطح از دستگاه زبري سنج ساخت شرکت Mahr آلمان و با مدل M2 استفاده شد. همچنین براي اندازهگیري سایش ابزار از میکروسکپ ابزار سنج Mitutoyo استفاده شد. جدول - 1 - مواد تشکیل دهنده فلز استفاده شده را نشان میدهد.
-3 سیستم استنتاج عصبی – فازي
این سیستم پیشبینی کننده، ترکیبی است که از شبکه عصبی و منطق فازي براي ایجاد ارتباط میان وروديها و خروجیها استفاده میکند. ساختمان این مدل شامل پنج لایه است که هر لایه از چندین گره تشکیل شده است. شکل شماره - 3 - یک ساختمان از این سیستم را تشریح میکند. همچنین یک لایه با قوانین فازي R و همچنین لایه خروجی میتواند به ساخت این مدل کمک کند. تعداد گره ها در لایه اول میتواند از حاصل ضرب m - ورودي - و n - خروجی - محاسبه شود . - N=m.n - تعداد گره ها در سایر لایهها به قانون فازي بستگی دارد.
