بخشی از مقاله
چکیده
فرآیند صفحه تراشی یکی از روشهایی است که جهت ماشینکاري قطعات در صنعت مورد استفاده قرار می-گیرد. در این مقاله با استفاده از شبیه سازي اجزاي محدود به بهینه سازي پارامترهاي موثر بر فرآیند با روش تاگوچی پرداخته شده است. هدف از این بهینه سازي کم کردن مقدار نیروي ماشینکاري می باشد. پارامترهاي مورد بررسی عبارتند از: سرعت حرکت ابزار، ضریب اصطکاك، عمق بار و زاویه ابزار. براي طراحی آزمایش از روش تاگوچی استفاده شده که 4پارامتر در 3سطر مورد بررسی قرار گرفته که از آرایه L9 استفاده شده است. در پایان مشخص گردید که با ضریب اصطکاك 0/1، سرعت خطی میلیمتر بر دقیقه130، زاویه20 درجه و عمق بار 0/5 میلیمتر مقدار نیروي ماشینکاري کمینه برابر با 6.89 e10 نیوتن شده است.
١- مقدمه
امروزه با تغییر در پارامترهاي موثر سعی بر کم کردن نیروي ماشینکاري وجود دارد، که این امر باعث کاهش فرسودگی و خرابی ابزار و ماشین می باشد و همچنین این نیرو ماشینکاري افزایش نیروهاي گیرهبندي را نیز در به دنبال دارد. پژوهشگران بسیاري در رابطه با ماشینکاري و بهینه سازي پارامترهاي آن تحقیقاتی انجام داده اند. آرازولا و همکاران، مدلسازي المان محدود شکل گیري براده با نرم افزار ABAQUS که با روش 1ALE پرداختهاند، که اثرات دما، میزان عمق بار و میزان نیرو مورد بررسی قرار گرفته است.[1]
گلبابایی و همکاران، تاثیر پارامترهاي تراشکاري از جمله زاویه براده ابزار، پیشروي و عمق برش را بر روي طول نواحی اصطکاکی براده با ابزار مورد مطالعه قرار داده است، که براي این عمل از دستگاه توقف براده، تصویر برداري از ناحیهي برش و اندازه گیري طول تماس براده با ابزار استفاده شده است.[2] بایستی و همکاران، به بررسی فرآیند تشکیل براده، برنج داراي سرب به روش اجزاي محدود پرادختهاند. که پارامترهایی همچون سرعت برش، ضریب اصطکاك بین براده و ابزار، زاویه پیشانی ابزار و عمق برش بر حداکثر دماي ایجاد شده، شکل براده و نیروي برش مورد مطالعه قرار گرفته است.[3]
تعیین شرایط بهینهي تراش براي بدست آوردن صافی سطح و نیروي مطلوب در فرآیند تراشکاري با استفاده از تاگوچی و روش المان محدود توسط صفوي و همکاران انجام شده است.[4] در این پژوهش با استفاده از شبیه سازي عددي به بهینه سازي پارامترهاي ماشینکاري ضریب اصطکاك، عمق براده، سرعت حرکت ابزار و زاویه براده پرداخته شده است، که با استفاده از روش تاگوچی اندازه پارامترهایی که باعث کمینه شدن نیروي ماشینکاري پرداخته شده است. براي اندازهگیري نیروي ماشینکاري از روش شبیه سازي اجزاي محدود با نرم افزارABAQUS استفاده شده است.
-2 مراحل انجام پژوهش
-1-2 مباحث مربوط به نیرو
در فرآیند ماشینکاري، نیرو بر اساس تنش برشی مدلسازي شده است. در این مدلسازي فرض بر آن است که تغییر شکل در دو منطقه برش افتاده است. این مناطق در شکل - 1 - نشان داده شده است.
2-2 مدلسازي المان محدود
شکل - 2 - شماتیکی از فرآیند برش فلزات را که در اثر جابجایی نسبت به قطعه کار با سرعت ثابت، براده هاي پیوسته از سطح قطعه کار جدا میگردد، نشان میدهد. به منظور مدلسازي تشکیل براده و رفتار اصطکاکی در سیستم ابزار-براده- قطعه کار سه ناحیه تماسی مطابق شکل زیر تعریف شده است. به منظور تحلیل فرآیند صفحه تراشی، لازم است از یک نرم افزار المان محدود که قابلیت تحلیل و محاسبات غیر خطی را دارا باشد استفاده نمود.
با در نظر گرفتن معیارهاي فوق، در این پژوهش نرم افزار ABAQUS EXPLICIT 6.11 استفاده شده است. از آنجایی که در فرآیند صفحه تراشی ضخامت لایهاي از جسم که توسط ابزار برش از سطح قطعه کار برداشته می شود - براده - در مقایسه با ابعاد دیگر ناچیز است بنابراین میتوان شرایط را بصورت کرنش صفحهاي در نظر گرفت و بصورت دو بعدي مدل کرد اما براي واضحتر شدن شکلدهی و دستیابی به خروجیهاي گرافیکی بهتر، در این پژوهش به صورت سه بعدي در نظر گرفته شده است. ماده از جنس فولاد به صورت الاستیک-پلاستیک با استفاده از رابطه ي جانسون-کوك مدل شده است و پارامترهاي آن به صوررت زیر تعریف شده است.
