شبیه‌سازی لرزش باززا با لحاظ کردن اثر میرایی فرایند وابسته به سرعت و شتاب در نرم‌افزار اَدَمز

در این مقاله، لرزش باززا (regenerative chatter) در فرایند تراش‌کاری متعامد برای اولین‌بار با استفاده از نرم‌افزار اَدَمز (msc adams) شبیه‌سازی شده است. به این منظور، معادله دیفرانسیل حاکم بر ارتعاشات سیستم ناشی از مکانیزم باززایی امواج (wave regeneration) در حضور میرایی فرایند (process damping) و با درنظر گرفتن جملات وابسته به سرعت و شتاب استخراج شده است. سپس، جملات نیروی تحریک در این معادله به سه دسته تقسیم‌بندی شده‌اند: نیروی تحریک ناشی از ضخامت استاتیکی براده، نیروی خودتحریک ناشی از اختلاف موج فعلی و قبلی ایجادشده بر روی قطعه‌کار که به‌صورت جمله تاخیری (delay term) است، و نیروی اصطکاکی ناشی از میرایی فرایند که تابعی از سرعت و شتاب ارتعاش و همچنین سرعت چرخش اسپیندل است. سپس، با ایجاد یک مدل ارتعاشی از فرایند در نرم‌افزار اَدَمز، به روشی ابتکاری و با استفاده از توابع داخلی نرم‌افزار، تمامی جملات نیروی تحریک ثابت، نیروی خودتحریک تاخیری و نیروی اصطکاکی میرایی فرایند به‌صورت نیروی خارجی به سیستم اعمال شده‌اند. با انجام شبیه‌سازی، نمودارهای پاسخ زمانی ارتعاشات سیستم با و بدون حضور اثر میرایی فرایند و در حالت‌های پایدار، مرز پایداری و ناپایدار استخراج شده‌اند. با مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج حل عددی معادلات با استفاده از روش نیمه-گسسته‌سازی (semi-discretization method)، تطابق بسیار خوبی بین نتایج مشاهده شد. همچنین، پیش‌بینی رفتار سیستم با استفاده از مدل ایجاد‌شده با نتایج تجربی موجود در مراجع قبلی اعتبارسنجی شد. مدل ایجادشده ضمن سهولت در پیاده‌سازی، قابلیت توسعه برای شبیه‌سازی حالت‌های پیچیده‌تر لرزش باززا در فرایندهای ماشین‌کاری را دارد.

simulation of regenerative chatter incorporating velocity- and acceleration-dependent terms in process damping using adams software

in this paper، regenerative chatter vibrations in orthogonal cutting process are simulated using msc adams software for the first time. to this end، the governing differential equation of the system's vibrations، caused by wave regeneration mechanism in the presence of process damping and by incorporating velocity- and acceleration-dependent terms، is first derived. the excitation force terms in this equation are then classified into three categories: the excitation force due to static chip thickness، the self-excited force resulting from the difference between the current and previous waves formed on the workpiece (expressed as a delay term)، and the frictional force due to process damping، which is a function of the vibration velocity، acceleration، and spindle speed. subsequently، by developing a vibrational model of the process in adams software، and through an innovative approach using the software's internal functions، all components of the excitation force، including the static، delayed self-excited، and process damping frictional forces، are applied as external forces to the system. through simulations، time responses of the system's vibrations are extracted with and without the effect of process damping، across stable، critically-stable، and unstable conditions. comparison of the simulation results with those obtained from numerical solutions of the equations using semi-discretization method shows excellent agreement. in addition، the behavior of the system predicted by the proposed model is validated through comparison with experimental data reported in previous studies. the developed model، while easy to implement، offers extensibility for simulating more complex chatter scenarios in machining processes