مطالعه زبری سطح، نرخ براده برداری و انحراف در قطعات کامپوزیتی جدار نازک طی فرآیند ماشین کاری سریع

امروزه، به علت نیاز صنایع مختلف، استفاده از قطعات کامپوزیتی با جدار نازک به دلیل بالا بودن نسبت استحکام به وزن آن بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. ساختار لایه‌ای کامپوزیت‌ها، موجب مشکلات و آسیب‌هایی در فرآیند ماشین‌کاری می‌گردد، این مشکلات مخصوصاً در ماشین‌کاری قطعات کامپوزیتی با جدار نازک، بیشتر می‌باشد. یکی از راهکارهای مناسب جهت جلوگیری از بروز آسیب طی ماشین‌کاری کامپوزیت‌های جداره نازک استفاده از فرآیند ماشینکاری سرعت بالا می‌باشد. در این تحقیق تاثیر پارامترهای فرزکاری سرعت بالا بر روی زبری‌سطح، نرخ براده‌برداری و میزان انحراف در کامپوزیت جدار نازک، مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور ابتدا نمونه‌های کامپوزیتی از جنس شیشه-اپوکسی با ضخامت‌های 2، 4 و 6 میلی‌متر تهیه گردید و سپس عملیات فرزکاری سرعت بالا بر روی نمونه‌ها، با تغییر پارامترهای سرعت اسپیندل، نرخ پیشروی و عمق برش، انجام شد. آزمایشات انجام شده توسط نرمافزار مینی‌تب طراحی و آنالیز گردید. مقایسه نتایج حاصل از بهینه‌سازی بر روی کامپوزیت‌ها با ضخامت‌های متفاوت به روش سطح‌ پاسخ نشان داد که مقادیر بهینه میزان زبری سطح 2.12 میکرومتر، نرخ براده‌برداری 5.99 میلی‌متر مکعب بر دقیقه و میزان انحراف 0.082 میلی‌متر مربوط به نمونه با ضخامت 6 میلی‌متر می‌باشد. در کامپوزیت‌های با ضخامت 6 میلیمتر به علت برخورداری از صلبیت بالاتر، نتایج مطلوب‌تری بدست آمد. همچنین میزان خطای پیشبینی شده در مقایسه با مقادیر تجربی بدست آمده برای پارامترهای زبری سطح، نرخ برادهبرداری و میزان انحراف به ترتیب 6%، 5.22% و 2.5% محاسبه گردید که نشان دهنده توافق مطلوب نتایج تجربی و تحلیل آماری می باشد.

Study of the surface roughness, material removal rate and deflection in thinwalled composite structures during the high speed machining process

Nowadays, due to the need of composite structures with thin walls in industry and due to low weight ratio to high strength, has received more consideration than before. Composite laminates are cause of more problems and damages in machining process. This problems are especially in thin wall composite structures. One of the best ways for preventing damage during machining process in thin wall composite structures is use of machining process with high speed. In this study effect of milling parameters in high speed on surface roughness, material removal rate, and deflection in thin wall composite structures was studied. For this purpose, firstly were made samples of glass epoxy composite with thicknesses 2mm, 4mm and 6mm and then milling process with high speed and changing spindle speed, feed rate, and cutting depth was done. To get test results using an experimental design. Comparison of the optimization results on composites with different thicknesses by the response surface methodology, showed that the optimal values of surface roughness 2.12 μm and material removal rate 5.99 mm3/min and deflection of 0.082 mm is for the sample with a thickness 6 mm. In composites with a thickness 6 mm due to higher rigidity, better results were obtained. Also, the predicted error rate was calculated in comparison with the experimental values obtained for the surface roughness parameters, material removal rate and deflection rate 6%, 5.22% and 2.5%, respectively, which indicates the favorable agreement between the experimental results and statistical analysis.