ابزار سوراخ‌کاری ارتعاشی و بررسی نیروی محوری در فرآیند سوراخ‌کاری ارتعاشی آلومینیوم 2024-T6

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 9، دوره 26، شماره 1 - شماره پیاپی 11، اسفند 1393، صفحه 129-142   

نوع مقاله: مقاله کوتاه

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v26i1.44707

نویسندگان

حسین پاک طینت¹؛ سعید امینی^{* 1}؛ علیرضا بارانی²؛ علیرضا فدایی تهرانی²

¹دانشگاه کاشان

²دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

فرآیند سوراخ‌کاری ارتعاشی (Vibration Drilling-VD) از جمله روش‌های جدید ماشین‌کاری است که در آن ارتعاشات طولی (اغلب با فرکانس بالا و بیشتر از kHz16) و دامنه کوچک (معمولاً بین 2 تا μm30) برای تحریک ابزار به‌کار می‌رود؛ به‌طوری که درگیری ابزار با قطعه‌کار حین پیش‌روی محوری قطع و وصل می‌گردد. در این پژوهش دو ابزار ارتعاشی برای انجام فرآیند سوراخ‌کاری ارتعاشی تحلیل و ساخته شده است. از نرم‌افزارهای المان محدود برای انجام تحلیل مودال استفاده گردیده است. ابزارهای ارتعاشی به‌گونه‌ای طراحی می‌گردند که فرکانس تشدید منطبق بر فرکانس تشدید ترانسدیوسر (مبدل صوتی) داشته باشند. برای انجام فرآیند سوراخ‌کاری ارتعاشی یک مکانیزم چرخشی طراحی و ساخته شده است. این مکانیزم قادر است که فرآیند سوراخ‌کاری ارتعاشی را به گونه‌ای انجام دهد که دوران و ارتعاش هم‌زمان به مته اعمال گردد. پس از انجام تست‌های اولیه، تأثیر اضافه شدن ارتعاشات اولتراسونیک در فرآیند سوراخ‌کاری Al2024-T6 بررسی می‌شود و با فرآیند سوراخ‌کاری معمولی مقایسه می‌گردد. پارامترهای نیروی محوری و نوع براده در هر دو فرآیند سوراخ‌کاری ارتعاشی و معمولی بررسی و مقایسه می‌گردند. نتایج بیانگر کاهش مؤثر نیروی محوری در سوراخ‌کاری ارتعاشی نسبت به سوراخ‌کاری معمولی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

سوراخ‌کاری؛ سوراخ‌کاری ارتعاشی؛ Al2024-T6؛ اولتراسونیک

مراجع

1. Kumabe, J., Fuchizawa, S., Soutome, T., Soutome, Y. and Nishimoto, Y.; "Ultrasonic superposition vibration cutting of ceramics", Precision Eng; Vol. 11, No. 2, pp. 71-77, (1989).

2. Takemaya, H. and Kato, S.; "Burrless drilling by means of ultrasonic assistance", Annals of CIRP;

Vol. 40, No. 1, pp. 83-86, (1991).

3. Zhang, D. and Wang L.; "Investigation of chip in vibration drilling", Int. J. Mach. Tools Manufact., Vol. 38, pp.165-176, (1998).

4. Li, Z.J., Hong, M.S., Wang, L.J., Zhao, H.W., Su, H. and Wei, Y.L., "Machining accuracy analysis for step multi-element varying parameter vibration drilling of laminated composite materials", International Journal of Advance Manufacturing Technology, Vol. 21, pp. 760-768, (2003).

5. Babitsky, V.I., Astashev, V.K. and Meadows A.; "Vibration excitation and energy transfer during ultrasonically assisted drilling", Journal of Sound and Vibration; Vol. 308, pp. 805-814, (2007).

6. Chang S.S.F., Bone G.M.; "Burr size reduction in drilling by ultrasonic assistance", International Journal of Robotics Computer-Integrated Manufacturing; Vol. 21, pp. 442 450, (2004).

7. Wang, X., Wang, L.J. and Tao, J.P.; "Investigation on thrust in vibration drilling of fiber-reinforced plastics", Journal of Materials Processing Technology; Vol. 148, 2004, pp 239-244.

8. Azarhoushang, B. and Akbari, J.; "Ultrasonic-assisted drilling of Inconel 738-LC", International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 47, pp. 1027–1033, (2007).

9. Pujana J., Rivero A., Celaya A. and Lopez de Lacalle, L.N., "Analysis of ultrasonic-assisted drilling of Ti6Al4V", International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 49, pp. 500-508, (2009).

10. Zhang, D.Y., Feng, X.J., Wang, L.J. and Chen, D.C., "Study on the drill skidding motion in ultrasonic vibration microdrilling", International Journal of Machine Tools & Manufacture; Vol. 34, 1994, pp 847-857.

11. Liaoa, Y.S., Chenb, Y.C. and Lin, H.M.; "Feasibility study of the ultrasonic vibration assisted drilling of Inconel superalloy", International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 47, pp.

1988-1996, (2007).

12. Ma, C.X., Shamoto, E. and Moriwaki, T.; "Drilling assisted by ultrasonic elliptical vibration", Key Engineering Materials, Vol. 291-292, pp. 443-446, (2005).

13. Gwo L.C., Han J.L.; "Using workpiece vibration cutting for micro-drilling", Int. J. Adv. Manuf. Technol.; Vol. 27, pp. 688-692, (2006).

14. Chang, S.S.F. and Bone, G.M., "Thrust force model for vibration-assisted drilling of aluminum 6061-T6", International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 49, pp. 1070-1076, (2009).

15. Arul, S., Vijayaraghavan, L., Malhotra, S.K. and Krishnamurthy, R.; "The effect of vibratory drilling on hole quality in polymeric composites", International Journal of Machine Tools & Manufacture;

Vol. 46, pp. 252-259, (2006).

16. Chang, S.S.F. and Bone, G.M.; "Burr height model for vibration assisted drilling of aluminum 6061-T6", Precision Engineering, Vol. 34, pp. 369-375, (2010).

17. Yohei, N., Kazuhiro, O., Kenichiro, H., Junichi, K., Takeshi, W. and Shinichi, M., "Attempt to increase step feed by adding ultrasonic vibrations in micro deep drilling", Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, Vol. 5, pp. 129-138, (2011).

18. Neugebauer, R., Stoll, A.; "Ultrasonic application in drilling", Journal of Materials Processing Technology; Vol. 149, pp. 633-639, (2004).