پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 404 |
| تعداد مقالات | 5,423 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,526,384 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,023,234 |
مطالعه تجربی و مدلسازی تفاضل محدود توزیع درجه حرارت ابزار برش در فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات فراصوتی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 17، دوره 50، شماره 3، مرداد و شهریور 1397، صفحه 657-670 اصل مقاله (1.78 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2017.12414.5327 | ||
| نویسندگان | ||
| ناصر عباسی؛ محمدرضا رازفر؛ محسن خواجه زاده* | ||
| دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقاله حاضر به حل عددی و مطالعه تجربی توزیع درجه حرارت در فرایند تراشکاری متعامد به کمک ارتعاشات فراصوتی اختصاص یافته است. در حل عددی، از روش تفاضل محدود برای پیش بینی توزیع درجه حرارت در ابزار برش استفاده شده و سپس نتایج حل عددی، با مجموعه ای از آزمو نهای تجربی صحه سنجی شده است. برای حصول به این مقصود، ابتدا یک مدل تفاضل محدود پیش بینی درجه حرارت در فرایند برش سنتی توسعه داده شد و سپس از نتایج آن برای ایجاد یک مدل توسعه یافته در فرایند تراشکاری به کمک ارتعاشات فراصوتی، استفاده شد. درنهایت نتایج حل عددی، با نتایج حاصل از آزمو نهای تجربی اندازه گیری درجه حرارت ابزار برش در حین فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات، صحه گذاری شد. همچنین با استفاده از نتایج حل عددی، اثر متغیرهای ماشین کاری و ارتعاشی شامل سرعت برش، پیشروی و دامنه ارتعاشات بر روی توزیع درجه حرارت ابزار برش موردمطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش، در فرایند تراشکاری به کمک ارتعاشات فراصوتی فولاد سخت کاری شده 4140 با سختی 50HRC ، به ازای پیشروی 11 / 0 میلی متر بر دور، سرعت برش 30 متر بر دقیقه و دامنه ارتعاش 10 میکرومتر، حداکثر درجه حرارت ابزار برش نسبت به تراشکاری سنتی 37 درصد کاهش می یابد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تراشکاری به کمک ارتعاشات فراصوتی؛ روش تفاضل محدود؛ توزیع درجه حرارت؛ ترموکوپل؛ فولاد سخت‌کاری شده | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Experimental Investigation and Finite Difference Modeling of Cutting Tool Temperature Distribution During Ultrasonically Assisted Turning | ||
| نویسندگان [English] | ||
| N. Abbasi؛ M. Razfar؛ M. Khajehzadeh | ||
| Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| This paper summarizes the experimental and numerical simulations of 2D temperature fields on the chip and cutting tool during ultrasonic assisted turning of AISI 4140 hardened steel using carbide inserts. To achieve this goal, the finite difference method is used to develop a numerical model in order to predict cutting tool’s temperature during ultrasonic assisted turning. First, finite difference method is used to develop a predictive model of cutting tool’s temperature in case of conventional turning and then the analysis results are used in combination with the model developed for ultrasonic assisted turning to predict cutting temperature profiles during this process. Finally, finite difference-based simulation results are validated with experimental measurements of temperatures from ultrasonic assisted turning tests using thermocouple technique. Using the analysis results, the effect of machining and vibrational parameters (cutting speed, feed rate, and vibration amplitude) can be easily studied on ultrasonic assisted turning cutting temperatures. The results show that ultrasonic assisted turning is able to lower the maximum cutting temperature in the cutting tool, about 37%, in low feed rates (≈0.11 mm/ rev), with a vibration amplitude of (≈10 .m) and work velocity of (≈30 m/min). | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Ultrasonic assisted turning, Finite Difference Method, Temperature istribution, Thermocouple, Hardened Steel | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] D. Brehl, T. Dow, Review of vibration-assisted machining, Precision engineering, 32(3) (2008) 153-172. [2] F. Klocke, O. Dambon, B. Bulla, Ultrasonic assisted diamond turning of hardened steel with mono-crystalline diamond, Proceedings of the 10th International Euspen Conference, Zürich, Switzerland (2008). [3] K. J. Trigger, B. T. Chao, An analytical evaluation of metal-cutting temperatures, ASME (1950). [4] E. Usui, T. Shirakashi, T. Kitagawa, Analytical prediction of three dimensional cutting process—Part 3: Cutting temperature and crater wear of carbide tool, Journal of Engineering for industry, 100 (2) (1978) 236-243. [5] J. Tlusty, E. Orady, Effect of thermal cycling on tool wear in milling, 9th NAMRC Conference, Penn. State University (1981). [6] J.S. Strenkowski, K.J. Moon, Finite element prediction of chip geometry and tool work-piece temperature distributions in orthogonal metal cutting, Journal of Engineering for Industry, 112 (1990) 313–318. [7] D.A. Stephenson, A. Ali, Tool temperatures in interrupted metal cutting. Journal of Engineering for Industry, 114 (1992). [8] I. Lazoglu, Y. Altintas, Prediction of tool and chip temperature in continuous and interrupted machining, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 42 (9) (2002) 1011-1022. [9] X.D. Liu, Direct single point diamond cutting of stavax assisted with ultrasonic vibration to produce optical quality surface finish, ASPE proceedings (2003). [10] T. Moriwaki, E. Shamoto, Ultrasonic elliptical vibration cutting, CIRP Annals-Manufacturing Technology, 44 (1) (1995) 31-34. [11] A.V. Mitrofanov, V.I. Babitsky, V.V. Silberschmidt, Finite element simulations of ultrasonically assisted turning, Computational Materials Science, 28 (3) (2003) 645-653. [12] A.V. Mitrofanov, V.I. Babitsky, V.V. Silberschmidt, Finite element analysis of ultrasonically assisted turning of Inconel 718, Journal of materials processing technology, 153 (2004) 233-239. [13] N. Ahmed, 3D finite element analysis of ultrasonically assisted turning, Computational Materials Science, 39 (1) (2007) 149-154. [14] S. Amini, FEM analysis of ultrasonic-vibration-assisted turning and the vibratory tool, Journal of materials processing technology, 201 (1) (2008) 43-47. [15] J. Overcash, J.F. Cuttino, In-process modeling of dynamic tool-tip temperatures of a tunable vibration turning device operating at ultrasonic frequencies, Precision Engineering, 33(4) (2009) 505-515. [16] R. Muhammad, Numerical modelling of vibration-assisted turning of Ti-15333, Procedia CIRP 1 (2012) 347-352. [17] S. Patil, Modelling and simulation of effect of ultrasonic vibrations on machining of Ti6Al4V, Ultrasonics 54 (2) (2014) 694-705. [18] F. H. Cakir, Finite element modeling of ultrasonic assisted turning of Ti6Al4V alloy, Procedia-Social and Behavioral Sciences 195 (2015) 2839-2848. [19] M. Lotfi, S. Amini, Effect of ultrasonic vibration on frictional behavior of tool–chip interface: Finite element analysis and experimental study, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture 232(7) (2016) 1212-1220. [20] C. Milton, M. Shaw, Metal cutting principles. CIAIRENDON PRIESS· OXROIRD, (1984) 224-250. [21] E.M. Trent, P.K. Wright, Metal cutting, Butterworth-Heinemann (2000). [22] M. Sayuti, A.A. Sarhan, F. Salem, Novel uses of SiO2 nano-lubrication system in hard turning process of hardened steel AISI4140 for less tool wear, surface roughness and oil consumption, Journal of Cleaner Production 67 (2014) 265-276. [23] F.J. Zerilli, R.W. Armstrong, Dislocation‐mechanics‐based constitutive relations for material dynamics calculations, Journal of Applied Physics 61 (5) (1987): 1816-1825. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 5,491 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,637 |
||
