تاثیر استراتژی‌های نوین پرداخت‌کاری بر قابلیت ماشین‌کاری و تلورانس‌های هندسی سطوح انحنادار با فرم آزاد

دستیابی به کیفیت سطح بالا، دقت ابعادی، و بهره‌وری در قطعات با فرم آزاد و هندسه‌های پیچیده سه‌بعدی، به‌ویژه در صنایعی مانند هوافضا و پزشکی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این پژوهش، تاثیر سه استراتژی نوین پرداخت‌کاری شامل اسپیرال، تصویرسازی منحنی، و پرداخت شیب‌های تند و ملایم بر زبری سطح، خطای فرم (به‌عنوان تلورانس هندسی)، و نرخ براده‌برداری بررسی شد. شبیه‌سازی‌ها توسط نرم‌افزار پاورمیل و آزمایش‌های تجربی با استفاده از دستگاه فرز cnc انجام شدند. نتایج نشان داد که استراتژی پرداخت شیب‌های تند و ملایم با ارائه زبری سطح µm 0.077 و خطای فرم mm 0.0184 به ترتیب با بهبود 27.49% و 76.86% نسبت به سایر استراتژی‌ها، بهترین عملکرد را از منظر کیفیت سطح و دقت هندسی ارائه داده است. در مقابل، استراتژی اسپیرال با نرخ براده‌برداری gr/s 0.1325 و زمان ماشین‌کاری 30 دقیقه، بالاترین بهره‌وری را نشان داد و نرخ براده‌برداری آن نسبت به کمترین مقدار، به میزان 19.8% بهبود یافت. این نتایج تاکید می‌کنند که انتخاب استراتژی پرداخت‌کاری باید بر اساس تعادل میان کیفیت سطح، دقت هندسی، و بهره‌وری فرآیند، متناسب با نیازهای کاربردی هر قطعه‌کار صورت گیرد.

effect of novel finishing strategies on the machinability and geometrical tolerances of free-form curved surfaces

achieving high surface quality, dimensional accuracy, and productivity in free-form and complex 3d geometries is crucial, especially in industries such as aerospace and medicine. this study investigates the effects of three modern finishing strategies—spiral, curve machining, and steep and shallow—on surface roughness, form error (as a geometric tolerance), and material removal rate. simulations were performed using powermill software, and experimental tests were conducted on a cnc milling machine. the results showed that the steep and shallow strategy delivered the best performance in terms of surface quality and geometric accuracy, achieving a surface roughness of 0.077𝜇𝑚 and a form error of 0.0184mm, with improvements of 27.49% and 76.86%, respectively, compared to other strategies. conversely, the spiral strategy exhibited the highest productivity, with a material removal rate of 0.1325gr/s and a machining time of 30 minutes, demonstrating a 19.8% improvement in material removal rate compared to the lowest-performing strategy. these findings emphasize the importance of selecting a finishing strategy that balances surface quality, geometric accuracy, and process productivity to meet the specific requirements of each workpiece.