تحلیل دینامیکی پاسخ ارتعاشی ابزار-قطعه کار با تمرکز بر رفتار چتر در فرزکاری

ایمان سهرابی مقدم چافجیری¹ حسین اکبرنژاد دموچالی²

1) گروه مهندسی برق و الکترونیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان - ایران
2) گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران

کد IOI مقاله : AADK-ABAHFE
محل انتشار : سومین کنگره بین المللی علوم، مهندسی و فن آوری های نو(secongress.com/3rd)
چکیده :
    ارتعاش چتر همچنان یکی از موانع اصلی فرزکاری با بهره‌وری بالا است زیرا عمق محوری مجاز برش را محدود می‌کند، یکپارچگی سطح را از بین می‌برد، سایش ابزار را تسریع می‌کند و نویز و بارگذاری اسپیندل را افزایش می‌دهد. این پدیده اساساً پویا است: بازخورد احیاکننده، دینامیک ساختاری حلقه ابزار-نگهدارنده-اسپیندل-قطعه کار را با فرآیند برش تناوبی زمانی جفت می‌کند. این مقاله یک چارچوب جامع برای تحلیل دینامیکی چتر فرزکاری با تأکید صریح بر شناسایی و توصیف پاسخ ارتعاشی جفت‌شده ابزار و قطعه کار ارائه می‌دهد. از تحلیل مودال تجربی برای به دست آوردن توابع پاسخ فرکانسی (FRF) در نقطه ابزار و در مکان‌های بحرانی قطعه کار تحت فیکسچرینگ واقع‌گرایانه استفاده می‌شود. یک مدل المان محدود (FEM) از قطعه کار و فیکسچر برای مطالعه توزیع سختی، شکل‌های مود و حساسیت پیکربندی توسعه داده شده است و مدل با استفاده از پارامترهای مودال اندازه‌گیری شده کالیبره می‌شود. نمایش دینامیکی مرتبه کاهش‌یافته حاصل در یک فرمول‌بندی چتر فرزکاری احیاکننده ادغام می‌شود تا نمودارهای لوب پایداری و نقشه‌های پایداری وابسته به موقعیت برای قطعات انعطاف‌پذیر ایجاد شود. علاوه بر پیش‌بینی پایداری مبتنی بر مدل، این مقاله یک گردش کار تشخیص شروع چتر در برش را بر اساس تحلیل زمان-فرکانس تبدیل فوریه کوتاه‌مدت (STFT) پیشنهاد می‌دهد. شاخص‌های STFT برای جداسازی اجزای عبور اجباری دندانه از پیک‌های چتر خودبرانگیخته در نزدیکی رزونانس‌های ساختاری تعریف می‌شوند و امکان تشخیص قوی شروع چتر را در طول بخش‌های مسیر ابزار غیر ثابت فراهم می‌کنند. یک پروتکل تجربی ساختاریافته برای آزمایش‌های برش پایدار و ناپایدار در موارد فرزکاری فولاد و تیتانیوم ارائه شده است. گردش کار ترکیبی EMA-FEM-STFT، راهنمایی پایداری قابل تفسیری را ارائه می‌دهد، روشن می‌کند که آیا چتر تحت سلطه ابزار است یا تحت سلطه قطعه کار، و از کاهش عملی از طریق انتخاب سرعت اسپیندل، کاهش برآمدگی ابزار، انتخاب نگهدارنده و تقویت فیکسچر پشتیبانی می‌کند. این مقاله با توصیه‌های صنعتی و یک الگوی گزارش‌دهی قابل تکرار برای مطالعات دینامیکی متمرکز بر چتر به پایان می‌رسد.

کلمات کلیدی : دینامیک فرزکاری چتر احیاکننده تابع پاسخ فرکانسی آنالیز مودال تجربی مدل‌سازی المان محدود نمودار لوب پایداری