شبیه‌سازی پروفیل سطح حاصل از فرآیند داخل‌تراشی به وسیله‌ی گردآوری سیگنال ارتعاشی و مدل هندسه‌ی ابزار

در گذشته مقالات بسیار زیادی در زمینه‌ی شبیه‌سازی و پیش‌بینی زبری سطح در فرایندهای ماشین‌کاری به خصوص تراش‌کاری و فرزکاری منتشر شده اما تعداد مقالات در مورد فرآیند داخل‌تراشی بسیار محدود بوده و هم چنین پژوهش های موجود در این زمینه نیز اکثرا از روش های آماری استفاده نموده اند که تعمیم پذیری بالایی نداشته و نیاز به انجام آزمون های فراوانی دارند. در پژوهش پیش رو شبیه‌سازی زبری سطح در فرآیند داخل‌تراشی با استفاده از سینماتیک و دینامیک فرآیند مورد مطالعه قرار گرفته که با وجود استفاده در فرآیندهای تراش کاری، تاکنون در مورد فرآیند‌های داخل‌تراشی به کار برده نشده است. در روش ارائه شده در این پژوهش ابتدا پروفیل نوک ابزار توسط دستگاه cmm اندازه‌گیری شده و سپس از این پروفیل برای تولید سطح حاصل از سینماتیک فرآیند که مولفه‌ی تناوبی پروفیل زبری است، استفاده می‌شود. در قدم بعدی با توجه به این که در فرآیند داخل تراشی به دلیل طول بلند میله ی بورینگ ارتعاشات قابل توجهی وجود دارد، این ارتعاشات که در طول آزمایش توسط شتاب سنج اندازه گیری شده به صورت جابه جایی ابزار نسبت به قطعه کار به پروفیل تناوبی زبری تشکیل شده در مرحله ی قبلی اضافه می گردد. نتایج آزمایش های صحه گذاری انجام شده نشان داده است که روش توسعه داده شده در این مقاله خطایی معادل با حداکثر 19.3% را برای پارامترهای زبری تولید می کند که با توجه به پیچیدگی های فراوان مبحث زبری می توان عملکرد روش ارائه شده در این پژوهش را مناسب و کاربردی ارزیابی نمود.

Simulation of Surface Profile in Internal Turning Using Acceleration Signal and Tool Insert Geometry Modelling

Although there have been several research work published in the field of simulating and predicting the surface roughness of machining processes, most of them are limited to turning and milling operations. A few number of studies concerning the internal turning processes is very limited. Furthermore, the existing publications in this field have implemented statistical approaches which not only clearly lack in generality, but also require a huge amount of experiments. In the current research, the simulation of surface roughness has been investigated by using kinematics and dynamics of the process. Despite the numerous applications of this approach in turning operations, this approach has not applied in the internal turning processes. In order to implement the proposed approach, firstly the insert nose profile of the tool has been measured. Then, the surface profile consisting the periodical component of feed marks has been constructed. In the next step, excessive amount of vibrations imposed by the long boring bar have been measured by an accelerometer, which are then converted to displacements and added to the periodical component of the roughness profile. Results obtained from internal turning experiments show that the developed simulation approach has a maximum error of 19.3% in estimating roughness parameters which can be considered as a reasonably accurate results due to the complicated nature of surface roughness.