ﻣﺠﻠﻪ ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻣﺪرس ،آﺑﺎن ،1394دوره ،15ﺷﻤﺎره ،13وﻳﮋهﻧﺎﻣﻪ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﻣﻘﺎﻻت ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲ ،صص 202-198 ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﻣﻘﺎﻻت ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲ ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري و ﻣﺎﺷﻴﻦﻫﺎي اﺑﺰار ﭘﻴﺸﺮﻓﺘﻪ ،ﺗﻬﺮان ،داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪرس 13 ،و 14آﺑﺎن 1394
ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻣﺪرس mme.modares.ac.ir
ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار و زﺑﺮي ﺳﻄﺢ در ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺳﺮﻋﺖﺑﺎﻻي ﻓﻮﻻد D2 ﻧﻮﻳﺪ ﻣﻼرﻣﻀﺎﻧﻲ ،1اﻣﻴﺮ راﺳﺘﻲ ،2ﻣﺤﻤﺪﺣﺴﻴﻦ ﺻﺎدﻗﻲ ،*3ﺑﻬﺰاد ﺟﺒﺎري ﭘﻮر ،4ﻣﺠﺘﺒﻲ رﺿﺎﻳﻲ ﺣﺎﺟﻴﺪه
5
-1داﻧﺸﺠﻮي ﻛﺎرﺷﻨﺎﺳﻲ ارﺷﺪ ،ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ،داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪرس ،ﺗﻬﺮان -2داﻧﺸﺠﻮي دﻛﺘﺮي ،ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ،داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪرس ،ﺗﻬﺮان -3اﺳﺘﺎد ،ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ،داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪرس ،ﺗﻬﺮان -4اﺳﺘﺎدﻳﺎر ،ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ،داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ واﺣﺪ ﺗﻬﺮان ﻣﺮﻛﺰي ،ﺗﻬﺮان -5ﻛﺎرﺷﻨﺎس ارﺷﺪ ،ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ،داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ واﺣﺪ ﺗﻬﺮان ﻣﺮﻛﺰي ،ﺗﻬﺮان * ﺗﻬﺮان ،ﺻﻨﺪوق ﭘﺴﺘﻲ
[email protected] ،14115 -143
ﭼﻜﻴﺪه ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ رﺷﺪ ﻓﻨّﺎوري در ﭼﻨﺪ دﻫﻪ ﮔﺬﺷﺘﻪ ،اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﻮﻻدﻫﺎي ﺳﺨﺖ ﮔﺴﺘﺮشﻳﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ .ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري اﻳﻦ ﻧﻮع ﻓﻮﻻدﻫﺎ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﺧﻮاص ذاﺗﻲ آنﻫﺎ ،ﺑﺎ ﭼﺎﻟﺶﻫﺎي زﻳﺎدي ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺳﺎﻳﺶ ﺷﺪﻳﺪ اﺑﺰار و اﻓﺖ ﻛﻴﻔﻴﺖ ﺳﻮراخ ﻫﻤﺮاه اﺳﺖ؛ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ،ﻛﻨﺘﺮل ﻓﺮآﻳﻨﺪ در ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻗﻄﻌﺎﺗﻲ از ﺟﻨﺲ اﻳﻦ ﻓﻮﻻدﻫﺎ از اﻫﻤﻴﺖ ﺑﻪ ﺳﺰاﻳﻲ ﺑﺮﺧﻮردار اﺳﺖ .ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮاي ﻳﺎﻓﺖ ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﻄﻠﻮب ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ،در ﭘﮋوﻫﺶ ﺣﺎﺿﺮ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ،ﺑﺮ روي ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖﻛﺎري ﺷﺪه D2ﺳﻮراخﻫﺎﻳﻲ اﻳﺠﺎد ﮔﺮدﻳﺪ .ﻓﻮﻻد D2ﻣﻮرد آزﻣﺎﻳﺶ ،ﺗﺤﺖ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺮارﺗﻲ ﺧﻸ ﺗﺎ 52راﻛﻮلﺳﻲ ﺳﺨﺖ ﮔﺮدﻳﺪ. اﻳﻨﺴﺮتﻫﺎي ﻣﻮرداﺳﺘﻔﺎده از ﻧﻮع ﻛﺎرﺑﺎﻳﺪي ﺑﺎ روﻛﺶ TiCNاﻧﺘﺨﺎب ﮔﺮدﻳﺪﻧﺪ .ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻣﻬﻢﺗﺮﻳﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮ روي ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار در 5ﺳﻄﺢ ﺗﻐﻴﻴﺮ داده ﺷﺪ .ﻧﺮخ ﭘﻴﺸﺮوي و ﻋﻤﻖ ﺑﺮش ﻧﻴﺰ ﺛﺎﺑﺖ و ﺑﻪ ﺑﺰرﮔﻲ 0/05و 0/1ﺗﻨﻈﻴﻢ ﺷﺪﻧﺪ .ﻫﺮﻛﺪام از آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎ 4ﺑﺎر ﺗﻜﺮار ﺷﺪ و درﻣﺠﻤﻮع 20آزﻣﺎﻳﺶ اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺖ .ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺸﻚ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺖ .ﺧﺮوﺟﻲﻫﺎي ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺷﺎﻣﻞ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار و زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺳﻮراخ ﺑﻮدﻧﺪ .ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﺗﻮﺳﻂ ﻣﻴﻜﺮوﺳﻜﻮپ اﺑﺰارﺳﺎزي اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺷﺪ .ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﻪدﺳﺖآﻣﺪه ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ در اﻳﻦ ﻧﻮع ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖ ،زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ؛ اﻣﺎ در ﻣﻘﺎﺑﻞ ،ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ﻗﺎﺑﻞﺗﻮﺟﻬﻲ اﻓﺰاﻳﺶ ﻳﺎﻓﺖ. ﻛﻠﻴﺪ واژﮔﺎن :ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ،ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖ ،ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ،زﺑﺮي ﺳﻄﺢ
Experimental study of tool wear and surface roughness on high speed helical milling in D2 steel Navid Molla Ramezani1, Amir Rasti1, Mohammad Hossein Sadeghi1*, Behzad Jabbari Pour2, Mojtaba Rezaei Hajideh2 1- Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran 2- Department of Mechanical Engineering, Islamic Azad University Central Tehran Branch, Tehran, Iran * P.O.B. 14115-143, Tehran, Iran,
[email protected]
ABSTRACT Concerning the technology growth in the past few decades, the use of hard steels is expanded. Nevertheless, machining of this alloys Encounter with many challenges such as severe tool abrasion and low hole quality, because of their inherent nature. Therefore, process control directly related to the economy of the parts made of these steels and is important. In order to find optimal conditions for machining, in this study holes were created on the D2 steel by using helical milling process. D2 steel was hardened under vacuum heat treatment to 52 HRC. Carbide inserts with TiCN coating were selected. 5 level of cutting speed was considered as the main parameter affecting the tool wear. Feed rate and the cutting depth were constant at 0.05 and 0.1, respectively. Each of the experiments were repeated 4 times and 32 tests were performed, totally. Milling tests were performed under dry condition. Studied outputs were tool wear and hole surface roughness. Tool wear were measured by tool maker microscopy. The results showed that with increasing cutting speed, surface roughness decrease. In contrast, tool wear increased. Keywords: Helical milling, Hardened Steel, tool wear, Surface Roughness.
-1
ﻣﻘﺪﻣﻪ
از اﻧﻘﻼب ﺻﻨﻌﺘﻲ ﺗﺎﻛﻨﻮن ،ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫﺎي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻫﺴﺘﻪ ﺳﺎﺧﺖ و ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﺤﺴﻮب ﻣﻲﮔﺮدﻧﺪ ﻛﻪ ﺧﻮد ﺷﺎﻣﻞ زﻳﺮﻣﺠﻤﻮﻋﻪﻫﺎي ﮔﺴﺘﺮدهاي ازﺟﻤﻠﻪ ﺳﻮراخﻛﺎري ﻣﻲﺑﺎﺷﻨﺪ .ﺳﻮراخﻛﺎري ﻳﻜﻲ از ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫﺎي اﺻﻠﻲ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺑﻮده و ﺗﺎ 30درﺻﺪ از ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻳﻚ ﻗﻄﻌﻪ را ﺗﺸﻜﻴﻞ دﻫﺪ .ﻋﻼوهﺑﺮ اﻳﻦ ،اﻣﺮوزه ﺳﻮراخﻛﺎري در ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻗﻄﻌﺎﺗﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖﻫﺎ و ﻣﻮاد ﺳﺨﺖ ﻛﺎرﺑﺮد ﮔﺴﺘﺮدهاي ﭘﻴﺪا ﻛﺮده اﺳﺖ ].[2،1 ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻮاد ﺳﺨﺖ داراي ﻣﺰاﻳﺎي ﮔﻮﻧﺎﮔﻮﻧﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﻋﺒﺎرتاﻧﺪ از :ﻛﺎﻫﺶ ﺑﺮاي ارﺟﺎع ﺑﻪ اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ از ﻋﺒﺎرت ذﻳﻞ اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﺎﻳﻴﺪ:
ﻫﺰﻳﻨﻪﻫﺎي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ،ﻛﺎﻫﺶ زﻣﺎن ،ﻛﺎﻫﺶ ﺗﻌﺪاد ﻣﺎﺷﻴﻦاﺑﺰار ،ﻛﺎﻫﺶ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﭘﺮداﺧﺖ ،ﺑﻬﺒﻮد ﺳﻼﻣﺖ ﺳﻄﺢ ،ﻛﺎﻫﺶ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﭘﺮداﺧﺖ ،ﻛﺎﻫﺶ اﻋﻮﺟﺎج ﻧﺎﺷﻲ از ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺮارﺗﻲ و دﺳﺘﻴﺎﺑﻲ ﺑﻪ ﻧﺮخ ﺑﺎﻻي ﺑﺮادهﺑﺮداري ].[3 ﻓﻮﻻدﻫﺎي ﺳﺨﺖ در ﺻﻨﺎﻳﻊ ﻣﺨﺘﻠﻒ از ﺟﻤﻠﻪ ﺻﻨﺎﻳﻊ ﻫﻮا و ﻓﻀﺎ ،ﻗﺎﻟﺐﺳﺎزي، ﺻﻨﺎﻳﻊ ﺣﻔﺎري و ﻧﻴﺮوﮔﺎﻫﻲ ﻛﺎرﺑﺮد ﮔﺴﺘﺮدهاي دارﻧﺪ .ﺑﺮاي ﻣﻌﺮﻓﻲ ﻓﻮﻻدﻫﺎي ﺳﺨﺖ ،ﺗﻌﺎﺑﻴﺮ ﻣﺨﺘﻠﻔﻲ وﺟﻮد دارد ،وﻟﻲ ﺑﻪﻃﻮرﻛﻠﻲ ﻓﻮﻻدﻫﺎي ﺳﺨﺖ ﺑﻪ ﻓﻮﻻدﻫﺎﻳﻲ ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻲﺷﻮد ﻛﻪ ﺑﻴﺶ از 45راﻛﻮلﺳﻲ ﺳﺨﺘﻲ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ ].[4 اﻳﻦ ﻓﻮﻻدﻫﺎ ﺑﻪدﻟﻴﻞ ﺳﺨﺖ ﺑﻮدن ،رﻓﺘﺎر ﻣﺘﻔﺎوﺗﻲ ﺑﺎ ﻓﻮﻻدﻫﺎي ﻋﺎدي دارﻧﺪ .از Please cite this article using:
N. Molla Ramezani, A. Rasti, M.H. Sadeghi,B. Jabbari Pour, M. Rezaei Hajideh, Experimental study of tool wear and surface roughness on high speed helical milling in D2 steel, )ﻓﺎرﺳﻲ Modares Mechanical Engineering, Proceedings of the Advanced Machining and Machine Tools Conference, Vol. 15, No. 13, pp. 198-202, 2015 (in Persian
ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار و زﺑﺮي ﺳﻄﺢ در ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺳﺮﻋﺖﺑﺎﻻي ﻓﻮﻻد D2
اﻳﻦ ﺗﻔﺎوتﻫﺎ ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪ ﺷﺮاﻳﻂ ﺑﺮش در ﭘﻴﺸﺮوي ﺑﺎﻻ )در ﻣﺤﺪوده ﻣﺠﺎز( و ﻛﺎﻫﺶ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﭘﻴﺶ ﺑﺮش ،اﺷﺎره ﻧﻤﻮد ].[5،4 اﻳﺠﺎد ﺳﻮراخ در ﻓﻮﻻدﻫﺎي ﺳﺨﺖ ﺑﻪ روش ﺳﻨﺘﻲ ﻣﻌﻤﻮﻻً در ﭼﻨﺪﻳﻦ 1 ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺻﻮرت ﻣﻲﮔﻴﺮد .ﺑﻪ اﻳﻦ ﺻﻮرت ﻛﻪ ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر در ﺣﺎﻟﺖ آﻧﻴﻞ ﺳﻮراخﻛﺎري ﺷﺪه و ﭘﺲ از ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺮارﺗﻲ ﺳﺨﺖﻛﺎري ،درﻧﻬﺎﻳﺖ ﺗﺤﺖ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﭘﺮداﺧﺖ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺳﻨﮓزﻧﻲ ﻗﺮار ﻣﻲﮔﻴﺮد .روش ﺳﻨﺘﻲ ﻋﻼوه ﺑﺮ زﻣﺎنﺑﺮ ﺑﻮدن ،ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺑﺎﻻﺗﺮي را ﻫﻢ ﺑﻪ دﻧﺒﺎل دارد .در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﺳﺨﺖ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻳﻜﻲ از روشﻫﺎي ﺑﺎ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺑﺎﻻ 2ﻣﻲﺗﻮان ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر ﺳﺨﺖ ﺷﺪه را ﺑﻪﻳﻚﺑﺎره ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﻛﺮده و زﻣﺎن و ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺗﻮﻟﻴﺪ را ﻛﺎﻫﺶ داد ].[6 3 اﻣﺮوزه ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻳﻚ ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﺑﺎ ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺑﺎﻻ ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﻣﻲﺷﻮد ﻛﻪ داراي ﻣﺰاﻳﺎي ﻣﻨﺤﺼﺮﺑﻪﻓﺮدي اﺳﺖ .از اﻳﻦ ﻣﺰاﻳﺎ ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪ اﻧﻌﻄﺎفﭘﺬﻳﺮي ﺑﺎﻻي آن ﺑﺮاي ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺳﻮراخ ﺑﺎ ﻗﻄﺮﻫﺎي ﻣﺘﻔﺎوت )ﺑﺪون ﻧﻴﺎز ﺑﻪ ﺗﻌﻮﻳﺾ اﺑﺰار( ،اﻓﺰاﻳﺶ ﻋﻤﺮ اﺑﺰار ،ﻳﻜﭙﺎرﭼﻪﺳﺎزي ﻓﺮآﻳﻨﺪ ،ﺑﻪ ﺣﺪاﻗﻞرﺳﺎﻧﻲ زﻣﺎن ﺗﻮﻟﻴﺪ و اﻓﺰاﻳﺶ ﻛﻴﻔﻴﺖ ﺗﻮﻟﻴﺪ اﺷﺎره ﻧﻤﻮد ].[8،7 ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ در ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﺳﻮراخﻛﺎري ﻣﻌﻤﻮﻟﻲ ،ﺑﻪ ﻋﻠﺖ دارا ﺑﻮدن ﻓﻀﺎي ﺑﻴﺸﺘﺮ در ﻃﻮل ﺣﺮﻛﺖ ﻣﺎرﭘﻴﭻ ،ﺗﻤﺎس ﻛﻤﺘﺮي ﺑﻴﻦ اﺑﺰار و ﺳﻄﺢ ﻗﻄﻌﻪ ﻛﺎر ﺑﺮﻗﺮار ﻣﻲﻛﻨﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ ﺳﺎﻳﺶ ﻛﻤﺘﺮ اﺑﺰار را ﺑﻪ دﻧﺒﺎل دارد .ازاﻳﻦرو اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ در ﺳﺎﺧﺖ ﻗﻄﻌﺎت ﻣﻮرد ﻛﺎرﺑﺮد در ﺻﻨﺎﻳﻊ ﻣﺨﺘﻠﻒ ،اﻋﻢ از ﻫﻮاﻓﻀﺎ ،ﻧﻴﺮوﮔﺎﻫﻲ و ﻗﺎﻟﺐﺳﺎزي در ﺣﺎل ﮔﺴﺘﺮش اﺳﺖ. اﻳﻴﺮ و ﻫﻤﻜﺎران ] ،[9ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺳﻮراخﻛﺎري و ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ،ﺑﺮ روي ﻓﻮﻻدﻫﺎي ﺳﺨﺖ ﺷﺮاﻳﻂ ﺑﺮش را ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮار دادﻧﺪ و ﮔﺰارش ﻛﺮدﻧﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ دﻻﻳﻞ اﻗﺘﺼﺎدي و ﻣﺤﻴﻂ زﻳﺴﺘﻲ ،ﺑﻬﺘﺮ اﺳﺖ ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري در اﻳﻦ ﻓﻮﻻدﻫﺎ در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺸﻚ و ﺑﺪون وﺟﻮد روان ﻛﺎر ﺻﻮرت ﮔﻴﺮد .ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ آنﻫﺎ درﻳﺎﻓﺘﻨﺪ ﻛﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﻣﻲﺗﻮان ﺳﻮراﺧﻲ ﺑﺎ زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﭘﺮداﺧﺖ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻧﻤﻮد ﻛﻪ اﻳﻦ اﻣﺮ ،از ﺑﻪﻛﺎرﮔﻴﺮي ﻋﻤﻠﻴﺎت ﭘﺮداﺧﺖﻛﺎري ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺑﺮﻗﻮزﻧﻲ ﺟﻠﻮﮔﻴﺮي ﻣﻲﻛﻨﺪ. اوﻛﺎدا و ﻫﻤﻜﺎراﻧﺶ ] ،[10ﻋﻤﻠﻜﺮد اﺑﺰارﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﻣﺨﺘﻠﻒ را در ﻓﺮزﻛﺎري ﺳﺨﺖ 4ﻓﻮﻻدﻫﺎي ﺳﺨﺖﻛﺎري ﺷﺪه ،ﻣﻮردﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮاردادﻧﺪ .آنﻫﺎ ﺑﻴﺎن ﻛﺮدﻧﺪ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ،زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ،ﻧﻴﺮوﻫﺎي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري و دﻣﺎي ﺑﺮش ﻣﻲﺗﻮان ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري را ﺑﺎﻻ ﺑﺮد .ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ آنﻫﺎ درﻳﺎﻓﺘﻨﺪ ﻛﻪ اﺑﺰارﻫﺎي ﺑﺮش ﻛﺎرﺑﺎﻳﺪي در ﻣﻘﺎﺑﻞ اﺑﺰارﻫﺎي ﺑﺮش ﺑﺮن ﻧﻴﺘﺮاﻳﺪ ﻣﻜﻌﺒﻲ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﺑﺎﻻﺗﺮي دارﻧﺪ و ﺑﻪ دﻧﺒﺎل آن ﻋﻤﺮ ﻛﻮﺗﺎهﺗﺮي ﺧﻮاﻫﻨﺪ داﺷﺖ وﻟﻲ در ﻋﻮض ،اﺑﺰارﻫﺎي ﻛﺎرﺑﺎﻳﺪي ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻗﻴﻤﺖ ﻣﻨﺎﺳﺐ ،ﻣﻲﺗﻮاﻧﻨﺪ زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﻣﻄﻠﻮﺑﻲ را اﻳﺠﺎد ﻧﻤﺎﻳﻨﺪ .ﻋﻼوهﺑﺮ اﻳﻦ آنﻫﺎ ﺑﻴﺎن ﻛﺮدﻧﺪ ،ﺑﺎ ﻛﺎﻫﺶ ﺳﺎﻳﺶ ﻣﻲﺗﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ دﻣﺎي ﺣﺎﺻﻞ ﺑﻴﻦ اﺑﺰار و ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر ﺣﺎﻟﺖ ﺛﺎﺑﺘﻲ دارد ﻛﻪ اﻳﻦ ﺛﺒﺎت ،ﺧﻮد ﺳﺒﺐ ﺟﻠﻮﮔﻴﺮي از ﺷﻮك ﺣﺮارﺗﻲ ﻣﻲﺷﻮد .اﻳﻦ ﺑﻪﮔﻮﻧﻪاي اﺳﺖ ﻛﻪ اﻳﻦ ﺷﻮكﻫﺎي ﺣﺮارﺗﻲ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ اﻳﺠﺎد ﻣﻴﻜﺮو ﺗﺮكﻫﺎ ،اﺛﺮ ﻧﺎﻣﻄﻠﻮﺑﻲ در ﺷﻜﺴﺖ ﻧﺎﮔﻬﺎﻧﻲ اﺑﺰار ﻣﻲﮔﺬارد. اﻟﻴﻮرا و ﻫﻤﻜﺎراﻧﺶ ] ،[11ﺑﺮ روي ﻫﻨﺪﺳﻪ اﺑﺰارﻫﺎي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻛﺮدﻧﺪ و ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﻤﻮدﻧﺪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ زواﻳﺎ ،ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﺑﻴﺸﺘﺮ ﻣﻲﺷﻮد .ﺑﺎ اﻳﻦ وﺟﻮد ،آنﻫﺎ دﻟﻴﻞ اﻳﻦ ﻣﻮﺿﻮع را ﺑﻪ ﺿﻌﻴﻒ ﺷﺪن اﺑﺰار ﻣﺮﺑﻮط داﻧﺴﺘﻨﺪ و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﻴﺎن ﻛﺮدﻧﺪ ،ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮل ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﻣﻲﺗﻮان ﻋﻤﺮ اﺑﺰار و ﻧﻬﺎﻳﺘﺎً ﻫﺰﻳﻨﻪﻫﺎي ﺗﻮﻟﻴﺪ را ﺗﺤﺖ ﻛﻨﺘﺮل ﻗﺮارداد. 1. Annealing 2. High performance 3. Helical Milling 4. Hard Milling ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻣﺪرس ،آﺑﺎن ،1394دوره ،15ﺷﻤﺎره ،13وﻳﮋهﻧﺎﻣﻪ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﻣﻘﺎﻻت ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲ CAMMT
ﻧﻮﻳﺪ ﻣﻼرﻣﻀﺎﻧﻲ و ﻫﻤﻜﺎران
دﻧﮓ ﺟﻴﺎﺗﻜﺴﻴﻦ و ﻫﻤﻜﺎران ] [12ﻣﻜﺎﻧﻴﺴﻢ ﺳﺎﻳﺶ را ﺑﺮرﺳﻲ و ﮔﺰارش ﻛﺮدﻧﺪ ﻛﻪ در اﺛﺮ ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖ ﺿﺪزﻧﮓ ﻧﻴﻤﻪ آﺳﺘﻨﻴﺘﻲ ،ﻋﻨﺎﺻﺮي از اﺑﺰار ﺑﻪ ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر و ﺑﺎﻟﻌﻜﺲ )از ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر ﺑﻪ اﺑﺰار( اﻧﺘﻘﺎل ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ .ﺑﻪﻃﻮريﻛﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از EDXﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﻤﻮدﻧﺪ ،ﻋﻨﺎﺻﺮ ﺗﻨﮕﺴﺘﻦ و ﻛﺒﺎﻟﺖ از اﺑﺰار ﻛﺎرﺑﺎﻳﺪي ﺑﻪ ﻓﻮﻻد ﺿﺪزﻧﮓ Cr12Mn5Ni4Mo3Alو ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﻋﻨﺎﺻﺮ آﻫﻦ ،ﻛﺮوم ،ﻧﻴﻜﻞ، ﻣﻨﮕﻨﺰ و ﻣﻮﻟﻴﺒﺪن از ﻓﻮﻻد ﺿﺪزﻧﮓ ﺑﻪ اﺑﺰار اﻧﺘﻘﺎل ﻳﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ .ﺑﺎ اﻳﻦ وﺟﻮد، آنﻫﺎ ﺑﻴﺎن ﻧﻤﻮدﻧﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ اﻳﻦ اﻧﺘﻘﺎل ﻋﻨﺎﺻﺮ ،ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎﻳﻲ ﻧﻈﻴﺮ ﻧﻴﺮوﻫﺎ، زﺑﺮي ﺳﻄﺢ و ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﻧﺎﭘﺎﻳﺪار ﻣﻲﮔﺮدد ﻛﻪ اﻳﻦ ﺧﻮد ﻣﻮﺟﺐ ﻛﺎﻫﺶ راﻧﺪﻣﺎن ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻲﮔﺮدد. ﺑﺮرﺳﻲﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ ﻛﻪ در ﺳﺎلﻫﺎي اﺧﻴﺮ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﮔﺴﺘﺮدهاي ﺑﺮ روي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﻣﻮاد ﺳﺨﺖ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ وﻟﻲ ﺑﺎ اﻳﻦ وﺟﻮد ،ﮔﺰارﺷﻲ در ﺧﺼﻮص ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺳﺮﻋﺖﺑﺎﻻي ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖ ،ﻣﻨﺘﺸﺮ ﻧﮕﺮدﻳﺪه اﺳﺖ .ﺑﺪﻳﻦ ﻣﻨﻈﻮر در ﭘﮋوﻫﺶ ﺣﺎﺿﺮ ،ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺑﺮ روي ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖ ﺷﺪه AISI D2ﺑﺎ ﺳﺨﺘﻲ 52راﻛﻮلﺳﻲ ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ و ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار و زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺳﻮراخ ﺗﻮﻟﻴﺪي در اﻳﻦ ﻓﺮاﻳﻨﺪ ﺑﺮرﺳﻲ ﺷﺪﻧﺪ. -2آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺠﺮﺑﻲ -1-2ﻣﻮاد و ﺗﺠﻬﻴﺰات ﻓﻮﻻد AISI D2ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺪ .ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر ﺗﻮﺳﻂ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺮارﺗﻲ ﺗﺎ 52±2راﻛﻮلﺳﻲ ﺳﺨﺖ ﮔﺮدﻳﺪ .ﺟﻬﺖ ﺳﺨﺖﻛﺎري ،از ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺮارﺗﻲ ﺗﺤﺖ ﺧﻸ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ .اﻳﻦ ﻧﻮع ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺮارﺗﻲ داراي ﻣﺰاﻳﺎﻳﻲ ﻧﻈﻴﺮ ﺧﻴﺰ ﻛﻢ در ﻗﻄﻌﻪ ﻛﺎر اﺳﺖ .ﺑﺎ اﻳﻦ وﺟﻮد ،ﭘﺲ از ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺮارﺗﻲ ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر ﺣﺬف ﺗﺎب ﺧﻮردﮔﻲ ،ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر ﺗﻮﺳﻂ ﻣﺎﺷﻴﻦ ﻓﺮز ﻛﻒﺗﺮاﺷﻲ 5ﺷﺪ. ﺟﻬﺖ ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ از اﻳﻨﺴﺮتﻫﺎي ﻛﺎرﺑﺎﻳﺪي اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺮدﻳﺪ .اﻳﻨﺴﺮت ﻫﺎ ﺑﺮ روي اﺑﺰارﮔﻴﺮ ﻣﺪل K2-CLCﺷﺮﻛﺖ ﭘﺮاﻣﺖ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ .اﺑﺰارﮔﻴﺮ و اﻳﻨﺴﺮت ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ در ﺷﻜﻞ 1و 2ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎي ﻃﺮحرﻳﺰي ﺷﺪه ﺗﻮﺳﻂ ﻣﺎﺷﻴﻦ ﻓﺮز ﺳﻲ ان ﺳﻲ ﺳﻪ ﻣﺤﻮرهي ﻣﺪل FS0ﺷﺮﻛﺖ ﺳﻲ ام اي 6اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺖ .ﺣﺪاﻛﺜﺮ دور و واﭘﺎﻳﺸﮕﺮ دﺳﺘﮕﺎه ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ 18000دور ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ و ﻫﺎﻳﻨﺪﻫﺎﻳﻦ 7ﺑﻮدﻧﺪ .ﺑﺮﻧﺎﻣﻪي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﺗﻮﺳﻂ ﻧﺮماﻓﺰار ﭘﺎورﻣﻴﻞ 8ﺗﻬﻴﻪ ﮔﺮدﻳﺪ و ﺑﻪ واﭘﺎﻳﺸﮕﺮ 9دﺳﺘﮕﺎه اﻧﺘﻘﺎل ﻳﺎﻓﺖ .در ﺷﻜﻞ 3 ﻧﻤﺎﻳﻲ از ﺷﺮاﻳﻂ آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺟﻬﺖ اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺳﺎﻳﺶﻫﺎي اﻳﺠﺎد ﺷﺪه در اﺑﺰارﻫﺎ از ﻣﻴﻜﺮوﺳﻜﻮپ اﺑﺰارﺳﺎز 10اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ .ﺑﺮاي اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺳﺎﻳﺶ ،اﻳﻨﺴﺮتﻫﺎ زﻳﺮ ﻣﻴﻜﺮوﺳﻜﻮپ
ﺷﻜﻞ 1اﺑﺰارﮔﻴﺮ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده در آزﻣﺎﻳﺶ 5. Face milling 6. CME 7. Heidenhain 8. Powermill 9. Controller 10 Tool Maker
199
ﻧﻮﻳﺪ ﻣﻼرﻣﻀﺎﻧﻲ و ﻫﻤﻜﺎران
ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار و زﺑﺮي ﺳﻄﺢ در ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺳﺮﻋﺖﺑﺎﻻي ﻓﻮﻻد D2
ﺟﺪول 1ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﺘﻐﻴﺮ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﻪ ﻫﻤﺮاه ﺧﺮوﺟﻲﻫﺎي اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺷﺪه ردﻳﻒ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﻧﺮخ ﭘﻴﺸﺮوي ﻋﻤﻖ ﺑﺮش ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار 1 2 3 4 5
ﺷﻜﻞ 2اﻳﻨﺴﺮت ﻣﻮرداﺳﺘﻔﺎده در آزﻣﺎﻳﺶ
m/min
mm/tooth
50 100 150 200 250
0/05
mm
زﺑﺮي ﺳﻄﺢ µm
mm
0/088 0/103 0/111 0/180 0/200
0/1
0/841 0/720 0/689 0/670 0/576
-1-3ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار
ﺷﻜﻞ 3ﻧﻤﺎﻳﻲ از ﻣﻮاد و ﺗﺠﻬﻴﺰات آزﻣﺎﻳﺶ ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ
ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻨﺪ و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺮماﻓﺰار ،اﻧﺪازه ﺳﺎﻳﺶ ﻟﺒﻪ آزاد اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﮔﺮدﻳﺪ. اﺑﺘﺪا ﻣﻨﺤﻨﻲ ﻟﺒﻪ ﺳﺎﻳﻴﺪه ﺷﺪه ﻣﺸﺨﺺ ﮔﺮدﻳﺪ و ﺳﭙﺲ ﺑﺎ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻣﻨﺤﻨﻲ )ﺧﻂ ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﻣﻨﺤﻨﻲ( ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﺳﺎﻳﺶﻫﺎ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﺪ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﺮاي اﻧﺪازهﮔﻴﺮي زﺑﺮي ﺳﻄﺢ از دﺳﺘﮕﺎه زﺑﺮي ﺳﻨﺞ ﻣﺎﻫﺮ ﻣﺪل PS1اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺮدﻳﺪ .زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺑﺮاﺳﺎس ﻣﻌﻴﺎر Raﮔﺰارش ﮔﺮدﻳﺪ ﻛﻪ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ اﻧﺘﮕﺮال ﻣﻨﺤﻨﻲ زﺑﺮي ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه در ﻃﻮل اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺷﺪه اﺳﺖ .زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﻫﺮ ﺳﻮراخ در ﺳﻪ ﻧﻘﻄﻪ اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺷﺪ و ﻣﻴﺎﻧﮕﻴﻦ اﻳﻦ ﺳﻪ ﻋﺪد ﺑﻪﻋﻨﻮان زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﻋﻨﻮان ﮔﺮدﻳﺪ. -2-2روش اﻧﺠﺎم آزﻣﺎﻳﺶ
-2-3زﺑﺮي ﺳﻄﺢ زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﻳﻜﻲ از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي اﺳﺎﺳﻲ در ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻴﻔﻴﺖ ﺳﻄﺢ و ﻃﻮل ﻋﻤﺮ 0.25 0.2 0.15 0.1
ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار )(mm
ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎي اوﻟﻴﻪ و ﭘﻴﺸﻴﻨﻪ ﭘﮋوﻫﺶ ،ﺳﺮﻋﺖﻫﺎي دوراﻧﻲ در ﭘﻨﺞ ﺳﻄﺢ از 2000ﺗﺎ 10000دور ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪﻧﺪ .ﺳﺮﻋﺖﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺪه در ﺟﺪول 1ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ .ﻧﺮخ ﭘﻴﺸﺮوي و ﻋﻤﻖ ﺑﺮش ﺛﺎﺑﺖ و ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ 0/05ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻧﺪاﻧﻪ و 0/1ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ ﺑﻮدﻧﺪ. ﻫﺮ آزﻣﺎﻳﺶ ﭼﻬﺎر ﺑﺎر ﺗﻜﺮار ﺷﺪ و درﻣﺠﻤﻮع 20آزﻣﺎﻳﺶ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺖ. آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺑﺮ روي ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖ AISI D2 ﺑﺎﺿﺨﺎﻣﺖ 12ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺖ .آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎ ﺑﻪ دﻻﻳﻞ اﻗﺘﺼﺎدي و ﻣﺤﻴﻂ زﻳﺴﺘﻲ در ﺣﺎﻟﺖ ﺧﺸﻚ اﻧﺠﺎم ﺷﺪ .ﺳﻮراخﻛﺎري ﺑﻪ روش ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ و ﺑﺪون ﻫﺮﮔﻮﻧﻪ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﭘﻴﺶ ﻣﺘﻪزﻧﻲ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺖ .ﻗﻄﺮ اﺑﺰارﻫﺎ 8ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ ﺑﻮد ﻛﻪ ﺑﺎ آنﻫﺎ ﺳﻮراﺧﻲﻫﺎﻳﻲ ﺑﻪ ﻗﻄﺮ 10/5ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ اﻳﺠﺎد ﮔﺮدﻳﺪ .دادهﻫﺎي ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه از آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎ ﺗﻮﺳﻂ ﻧﺮماﻓﺰار ﻣﻴﻨﻲﺗﺐ 116ﺗﺤﻠﻴﻞ ﺷﺪ.
ﺳﺎﻳﺶ ﻟﺒﻪ آزاد ﺑﺮاي ﭘﻴﺶﺑﻴﻨﻲ ﻋﻤﺮ و ﭘﺎﻳﺪاري اﺑﺰار ﺗﺮﺟﻴﺢ دارد .ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﺟﻬﺖ ،در ﭘﮋوﻫﺶ ﺣﺎﺿﺮ ﺳﺎﻳﺶ ﻟﺒﻪي آزاد اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﮔﺮدﻳﺪ .ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﻛﺎﻫﺶ ﺗﻤﺎس اﺑﺰار ﺑﺎ ﻗﻄﻌﻪ ﻛﺎر ﺳﺎﻳﺶ ﻛﻤﻲ در ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﻣﺸﺎﻫﺪه ﮔﺮدﻳﺪ .ﺑﺎ اﻳﻦ وﺟﻮد ،ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﺳﺎﻳﺶ در ﺟﺪول 1و ﺷﻜﻞ 4ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ،ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﺑﺎﻻ ﻣﻲرود .ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار از 0/088ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘﺮ ﺗﺎ 0/200ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘﺮ ﻣﺘﻐﻴﺮ ﺑﻮد .زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ از 50ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ ﺑﻪ 250ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ رﺳﻴﺪ ،ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﺑﻴﺶ از 228درﺻﺪ اﻓﺰاﻳﺶ ﻳﺎﻓﺖ. ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ و دﻣﺎي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري دو دﻟﻴﻞ اﺻﻠﻲ ﺑﺮاي ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﻣﺤﺴﻮب ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ .ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﻧﻴﺮوي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﺑﺮ روي ﻧﻮك اﺑﺰار ﻣﺘﻤﺮﻛﺰ ﺷﺪه و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ دﻣﺎي ﺑﺮش اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ .از ﻃﺮﻓﻲ ،ﺑﺎ ﺑﺎﻻ رﻓﺘﻦ ﻧﻴﺮو و دﻣﺎ در ﻧﺎﺣﻴﻪي ﺑﻴﻦ اﺑﺰار و ﻗﻄﻌﻪ ﻛﺎر ،اﺑﺰار ﻛﻤﻲ ﻧﺮمﺗﺮ ﺷﺪه و اﻣﻜﺎن اﻳﺠﺎد ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ را ﺑﻴﺸﺘﺮ ﻣﻲﻛﻨﺪ ﻛﻪ درﻧﺘﻴﺠﻪ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ. 2 ﻋﻼوهﺑﺮ اﻳﻦ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ،ﻧﺮخ ﺑﺮادهﺑﺮداري در واﺣﺪ زﻣﺎن اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ ﺧﻮد ﻣﻮﺟﺐ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺷﺪن درﮔﻴﺮي اﺑﺰار ﺑﺎ ﻗﻄﻌﻪﻛﺎر ﺷﺪه و در ﻧﻬﺎﻳﺖ ﺳﺒﺐ اﻓﺰاﻳﺶ ﺷﺪﻳﺪ ﺳﺎﻳﺶ ﻣﻲﮔﺮدد .ﻫﻤﺎنﻃﻮر ﻛﻪ در ﺷﻜﻞ 4 ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ ﻧﺮخ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺎﻳﺶ ﺗﺎ ﺳﺮﻋﺖ 150ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﺧﻄﻲ اﺳﺖ وﻟﻲ از اﻳﻦ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﻪ ﺑﻌﺪ ،ﺑﻪ دﻟﻴﻞ اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﻴﺶازﺣﺪ دﻣﺎي ﺑﺮش، ﺳﺎﻳﺶ ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ﻗﺎﺑﻞﺗﻮﺟﻬﻲ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ .ﺳﺎﻳﺶ اﻳﻨﺴﺮتﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ در ﺷﻜﻞ ﻧﺸﺎن 5ﻧﺸﺎن دادهﺷﺪه اﺳﺖ. اﻣﺎ ﺑﺎ اﻳﻦ وﺟﻮد ،ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﻛﻢ ﺑﻮدن ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار در ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ،ﻋﻤﺮ اﺑﺰار ﺑﻪاﻧﺪازه ﻗﺎﺑﻞﺗﻮﺟﻬﻲ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ اﻣﺮ ﺳﺒﺐ اﻓﺰاﻳﺶ ﻃﻮل ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﻣﻲﮔﺮدد و در واﻗﻊ ﻣﻲﺗﻮان ﺑﺎ اﻳﻦ روش ،ﺗﻌﺪاد ﺳﻮراخﻫﺎي ﺗﻮﻟﻴﺪي را اﻓﺰاﻳﺶ داد.
0.05
-3ﻧﺘﺎﻳﺞ و ﺑﺤﺚ
0
ﺧﺮوﺟﻲﻫﺎي ﻣﻮرد اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ،زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺑﻮدﻧﺪ ﻛﻪ در اداﻣﻪ ﻫﺮ ﻛﺪام از اﻳﻦ ﺧﺮوﺟﻲﻫﺎ ﺑﻪﺻﻮرت ﺟﺪاﮔﺎﻧﻪ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ ﻗﺮار ﻣﻲﮔﻴﺮد.
250
200
150
100
50
)Vc (m/min ﺷﻜﻞ 4ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار در ﺳﺮﻋﺖﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﻣﺘﻔﺎوت ﺑﺮﺣﺴﺐ ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ
1. Minitab 16
200
2. Material Removal Rate
ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻣﺪرس ،آﺑﺎن ،1394دوره ،15ﺷﻤﺎره ،13وﻳﮋه¬ﻧﺎﻣﻪ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﻣﻘﺎﻻت ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲ CAMMT
ﻧﻮﻳﺪ ﻣﻼرﻣﻀﺎﻧﻲ و ﻫﻤﻜﺎران
ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار و زﺑﺮي ﺳﻄﺢ در ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺳﺮﻋﺖﺑﺎﻻي ﻓﻮﻻد D2
و 0/841ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘﺮ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪ .ﺑﻪﮔﻮﻧﻪاي ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ از 50 ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ ﺑﻪ 250ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺑﻴﺶ از 48درﺻﺪ ﺑﻬﺒﻮد ﻳﺎﻓﺖ. ﺷﻜﻞ 6ﻧﺸﺎندﻫﻨﺪه زﺑﺮي ﺳﻄﺢ در ﺳﺮﻋﺖﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﻣﺘﻔﺎوت اﺳﺖ. -4ﻧﺘﻴﺠﻪﮔﻴﺮي )اﻟﻒ(
)ب(
)ج(
)د(
)ه( ﺷﻜﻞ 5ﺳﺎﻳﺶ اﻳﻨﺴﺮتﻫﺎ در ﺳﺮﻋﺖﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ اﻟﻒ( 250ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ ب( 200ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ ج( 150ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ د( 100ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ ه( 50ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ 0.9 0.8
)Ra (µm
0.7 0.6 0.5 250
200
150
100
50
)Vc (m/min ﺷﻜﻞ 6زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺣﺎﺻﻞ از ﺳﻮراخﻫﺎ در ﺳﺮﻋﺖﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﻣﺘﻔﺎوت ﺑﺮﺣﺴﺐ ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘﺮ
ﻳﻚ ﻣﺤﺼﻮل ﻫﺴﺖ .دﻟﻴﻞ اﻳﻦ اﻣﺮ اﺛﺮﮔﺬاري زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺑﺮ ﻋﻤﺮ ﻗﻄﻌﺎت ﺗﺤﺖ ﺑﺎر دﻳﻨﺎﻣﻴﻜﻲ اﺳﺖ ،ﺑﻪﻃﻮريﻛﻪ ﻗﻄﻌﺎت داراي زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺑﺎﻻ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ اﻓﺰاﻳﺶ ﺗﻤﺮﻛﺰ ﺗﻨﺶ و اﺣﺘﻤﺎل اﻳﺠﺎد ﺗﺮك در ﺳﻄﺢ ﻗﻄﻌﻪ ،ﻃﻮل ﻋﻤﺮ ﻛﻤﺘﺮي ﺧﻮاﻫﻨﺪ داﺷﺖ .زﺑﺮي ﺳﻄﺢ در ﻫﺮ ﺳﻮراخ در ﺳﻪ ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ ﻣﺘﻔﺎوت اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﺷﺪ و ﻣﻘﺪار ﻣﻴﺎﻧﮕﻴﻦ ﮔﺰارش ﮔﺮدﻳﺪ. ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ،زﺑﺮي ﺳﻮراخ ﺗﻮﻟﻴﺪي )ﺑﺮﺧﻼف ﺳﺎﻳﺶ( ،ﺑﻬﺒﻮد ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ .اﻳﻦ ﻣﻮﺿﻮع را ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪدﻟﻴﻞ اﺻﻄﻜﺎك ﻛﻢ ﺑﻴﻦ اﺑﺰار و ﺳﻄﺢ ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﺷﺪه و ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ ﭘﻼﺳﺘﻴﻜﻲ ﺑﻬﺘﺮ داﻧﺴﺖ .ﻻزم ﺑﻪ ذﻛﺮ اﺳﺖ ،ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ،زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺑﻬﺒﻮد ﻳﺎﻓﺘﻪ و ﺑﻪ ﻣﻘﺪار زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺗﺌﻮري ﻧﺰدﻳﻚ ﻣﻲﺷﻮد .ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ و ﺑﺪﺗﺮﻳﻦ زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺮاﺑﺮ 0/576ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘﺮ ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻣﺪرس ،آﺑﺎن ،1394دوره ،15ﺷﻤﺎره ،13وﻳﮋهﻧﺎﻣﻪ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﻣﻘﺎﻻت ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲ CAMMT
در اﻳﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖﻫﺎي ﺑﺮﺷﻲ ﻣﺘﻔﺎوت در ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖ AISI D2ﺑﺎ ﺳﺨﺘﻲ 52راﻛﻮل ﺳﻲ ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ .ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از اﻳﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺑﻪﺻﻮرت ﺧﻼﺻﻪ در اداﻣﻪ آﻣﺪه اﺳﺖ: .1ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ،ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﺗﺎ 150ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ روﻧﺪ ﻧﺴﺒﺘﺎً ﺛﺎﺑﺘﻲ دارد اﻣﺎ از اﻳﻦ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﻪ ﺑﻌﺪ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ اﻓﺰاﻳﺶ ﺷﺪﻳﺪ دﻣﺎي ﺑﺮش ،ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ﭼﺸﻤﮕﻴﺮي اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ. .2ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ،زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺣﺎﺻﻞ از ﺳﻮراخ ﺗﻮﻟﻴﺪي ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﻛﺎﻫﺶ اﺻﻄﻜﺎك ﺑﻴﻦ اﺑﺰار و ﺳﻄﺢ ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﺷﺪه ،اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ .ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﻣﻘﺪار ﺳﺎﻳﺶ در ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ 250ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ و ﺑﺮاﺑﺮ 0/576ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘﺮ ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪ. .3ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ زﺑﺮي ﺳﻄﺢ و ﻧﻴﺮوي ﻣﺎﺷﻴﻦﻛﺎري ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ وﻟﻲ در ﻋﻮض از ﻋﻤﺮ اﺑﺰار )ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار( ﻛﺎﺳﺘﻪ ﻣﻲﺷﻮد .ﻟﺬا ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ رواﺑﻂ ﻣﻮﺟﻮد ﺑﻴﻦ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ ﺑﺎ ﻋﻤﺮ ﻗﻠﻢ ﺑﺎﻳﺪ ﻣﻘﺪار ﺑﻬﻴﻨﻪاي ﺑﺮاي ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ اﻧﺘﺨﺎب ﮔﺮدد. .4ﺑﻬﻴﻨﻪﺗﺮﻳﻦ ﺷﺮاﻳﻂ ﺑﺮش )ازﻧﻈﺮ ﺳﺎﻳﺶ ،زﺑﺮي( در ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﻓﻮﻻد ﺳﺨﺖ AISI D2در ﺳﺮﻋﺖ 150ﻣﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﻴﻘﻪ ﺣﺎﺻﻞ ﻣﻲﮔﺮدد .ﺑﻪﮔﻮﻧﻪاي ﻛﻪ در اﻳﻦ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺮﺷﻲ در ﻋﻴﻦ زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﻣﻄﻠﻮب ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار ﻗﺒﻮﻟﻲ دﺳﺖﻳﺎﻓﺖ. .5ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﺟﺪﻳﺪ ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ،ﻣﻲﺗﻮان ﺳﻮراخﻫﺎي ﺑﺎ ﺳﺎﻳﺶ ﭘﺎﻳﻴﻦ و ﻛﻴﻔﻴﺘﻲ ﺑﺎﻻﺗﺮ اﻳﺠﺎد ﻧﻤﻮد. .6زﺑﺮي ﺳﻄﺢ ﺳﻮراخ ﺗﻮﻟﻴﺪي ﺑﻪوﺳﻴﻠﻪ ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ در ﺣﺪي اﺳﺖ ﻛﻪ ﻧﻴﺎز ﺑﻪ اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﺮاﻳﻨﺪﻫﺎي ﭘﺮداﺧﺖ را از ﺑﻴﻦ ﻣﻲﺑﺮد. -5ﻣﺮاﺟﻊ [1] Rao, R. Venkata. Advanced modeling and optimization of manufacturing & processes: international research and development. Springer Science Business Media, 2010. [2] Tönshoff, H. K. W. Spintig, W. König, and A. Neises, Machining of holes developments in drilling technology, CIRP Annals-Manufacturing Technology 43, No. 2, pp. 551-561, 1994. [3] Aslan, E, Experimental investigation of cutting tool performance in high speed cutting of hardened X210 Cr12 cold-work tool steel (62 HRC), )Materials & design 26.1, pp. 21-27, (2005 & [4] Davim, J. Paulo, ed. Machining of hard materials. Springer Science Business Media, 2011. [5] Koshy, P. R. C. Dewes, and D. K. Aspinwall, High speed end milling of hardened AISI D2 tool steel (∼ 58 HRC), Journal of Materials Processing Technology 127, No. 2, pp. 266-273, 2002. [6] Vila, Carlos, Hector R. Siller, Ciro A. Rodriguez, Gracia M. Bruscas, and Julio Serrano, Economical and technological study of surface grinding versus face milling in hardened AISI D3 steel machining operations, International Journal of Production Economics 138, No. 2, pp. 273-283, 2012. [7] Grzesik, Wit. Advanced machining processes of metallic materials: theory, modelling and applications. Elsevier, 2008. [8] M.H.Saadatbakhsh,A.Rasti,M.H.Sadeghi,H.Hassanpour,A.R.Omiddodman, Compare and study of hole quality characteristics in helical milling and conventional drilling, Modares Mechanical Engineering Vol. 14, No. 16, )pp. 332-338, 2015. (In Persian [9] Iyer, R. P. Koshy, and E. Ng, Helical milling: an enabling technology for hard machining precision holes in AISI D2 tool steel, International Journal of Machine Tools and Manufacture 47, No. 2, pp. 205-210, 2007. [10] Okada, Masato, Akira Hosokawa, Ryutaro Tanaka, and Takashi Ueda, Cutting performance of PVD-coated carbide and CBN tools in hardmilling, International Journal of Machine Tools and Manufacture 51, No. 2, pp. 127-132, 2011.
201
ﻧﻮﻳﺪ ﻣﻼرﻣﻀﺎﻧﻲ و ﻫﻤﻜﺎران
[12] Jianxin, Deng, Zhou Jiantou, Zhang Hui, and Yan Pei, Wear mechanisms of cemented carbide tools in dry cutting of precipitation hardening semiaustenitic stainless steels, Wear 270, No. 7, pp. 520-527, 2011.
D2 ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺳﺎﻳﺶ اﺑﺰار و زﺑﺮي ﺳﻄﺢ در ﻓﺮزﻛﺎري ﻣﺎرﭘﻴﭻ ﺳﺮﻋﺖﺑﺎﻻي ﻓﻮﻻد
[11] Olvera, David, Luis Norberto Ló pez de Lacalle, Gorka Urbikain, A. Lamikiz, P. Rodal, and I. Zamakona, Hole making using ball helical milling on titanium alloys, Machining Science and Technology 16, No. 2, pp. 173-188, 2012
CAMMT وﻳﮋه¬ﻧﺎﻣﻪ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﻣﻘﺎﻻت ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲ،13 ﺷﻤﺎره،15 دوره،1394 آﺑﺎن،ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻣﺪرس
202
