بررسی تحلیلی و تجربی نیروی برشی در تراش‌کاری به کمک پلاسمای فولاد سخت‌شده

ماشین‌کاری به کمک پلاسما، یکی از روش‌های بهبود ماشین‌کاری مواد سخت است. در فرآیند تراش‌کاری به کمک پلاسما، از قوس پلاسما با دمای زیاد برای گرم کردن منطقه کوچکی از قطعه‌کار در جلوی ابزار استفاده می‌شود و فقط قسمت کوچکی از ماده در جلوی ابزار، که قرار است براده‌برداری شود، بر اثر گرم شدن نرم می‌شود. هدف از این مطالعه، ارایه یک روش برای محاسبه نیروهای برشی در حین تراش‌کاری به کمک پلاسما است. بدین‌منظور یک مدل تفاضل محدود برای تعیین دمای براده تغییر شکل نیافته، در شرایط مختلف جریان پلاسما، سرعت برشی و مقدار پیشروی در حین گرم کردن قطعه‌کار به کمک پلاسما، ایجاد شد. یک مدل تحلیلی برای تخمین نیروهای برشی در شرایط مختلف ماشین‌کاری به کمک پلاسما با توجه به تنش‌های برشی در صفحه برش، ناحیه اصطکاکی براده– ابزار و تنش‌های وارده بر لبه ابزار توسعه داده شد. مدل پیشنهاد‌شده، توسط داده‌های تجربی در حین تراش‌کاری معمولی (بدون پلاسما) کالیبره شده و مدل کالیبره‌شده برای شرایط مختلف تراش‌کاری به کمک پلاسما اعتبارسنجی شد. خطای متوسط مدل ساخته‌شده و نتایج تجربی کمتر از ده درصد بوده و نتایج تحلیلی و تجربی نشان دادند که در تراش‌کاری به کمک پلاسما، نیروی اصلی تراش تا 40 درصد در شرایط آزمایش شده نسبت به تراش‌کاری معمولی برای فولاد سخت‌شده، در بیشترین دمای براده تغییر شکل نیافته، کاهش می‌یابد.