بررسی نرخ براده برداری و کیفیت سطح قطعه‌کار از جنس شیشه‌ی کریستالی فوق‌شفاف در فرآیند ماشین‌کاری آلتراسونیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر کاربرد نوسانات حاصل از امواج آلتراسونیک در صنایع مختلف به شدت رو به افزایش می‌باشد. از این‌رو با توجه به نوع کاربرد این امواج در حوزه‌های مختلف صنعتی، تحقیقات گسترده‌ای آغاز گشته تا بتواند در راستای بهینه‌سازی پارامترهای موثر بر روش‌های مبتنی بر استفاده از این امواج، کمک‌کننده و راه‌گشا باشد. از جمله کاربردهای خاص امواج آلتراسونیک، استفاده از آن در ماشین‌کاری می‌باشد. ماشین‌کاری آلتراسونیک یک فرایند براده ‌‌برداری مکانیکی می‌باشد که برای ایجاد سوراخ و حفره‌های مختلف بر روی مواد ترد و شکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش با طراحی آزمایش، عملیات سوراخ ‌کاری بر روی قطعه‌کار شیشه‌ای از نوع کریستالی فوق‌شفاف انجام شده است تا ضمن اطمینان از کارکرد عملی دستگاه، بتوان نتایج حاصل را بررسی نمود و پارامترهای بهینه‌ی ماشین‌کاری را بدست‌آورد. نتایج آزمایش در شرایط مختلف نشان‌می‌دهد که با افزایش فرکانس، بار استاتیکی و توان ماشین‌کاری، نرخ براده‌ برداری افزایش‌ یافته و با انتخاب فرکانس 40 کیلوهرتز به همراه باراستاتیکی‌1080 گرم و توان 130 وات می‌توان به بیشترین نرخ براده ‌برداری دست‌یافت در حالی‌که سوراخ‌های ایجاد‌شده از کیفیت مناسبی از لحاظ تلرانس‌گردی برخوردار می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of material removal rate and surface quality of super clear crystal glass workpiece in the ultrasonic machining process

نویسندگان [English]

  • Aminollah Mohammadi 1
  • Hamidreza Abbasi Mobarakeh 2
  • Mohammad Khodakarami 2
1 Assistant Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 BSc Student, Faculty of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

In recent years, the oscillations use of ultrasonic waves has been strongly increased in various industries. Therefore, respecting to the application type of these waves in different industrial fields, extensive and wide researches have been started which can be helpful and competent in optimizing the effective parameters in methods based on the ultrasonic waves application. One of the special uses of them is in machining. The ultrasonic machining is a mechanical material removal which is applied for creating various holes and cavities on the brittle and fragile materials. In this study, in order to ensure the practical behavior of the machine, be able to investigate the resulted findings and also obtain the optimized machining parameters, the drilling operation was performed on the glass workpiece of super clear crystal type by designing the experiment. The results in different conditions show that the material removal has been increased by increasing the frequency, the static load and the machining power. The highest material removal has been achieved by choosing a frequency of 40 kilohertz, static load of 1080 grams and power of 130 watts. Also, the created holes have a desirable quality of roundness tolerance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ultrasonic Machining
  • Design of Step Amplifiers
  • Optimal Machining Parameters

مراجع

[1] Youssef H, El-Hofy H. Non-Traditional and Advanced Machining Technologies. CRC Press; 2020 Aug 10. doi: 10.1201/9781003055310
[2] Goswami D, Chakraborty S. Parametric optimization of ultrasonic machining process using gravitational search and fireworks algorithms. Ain Shams Engineering Journal. 2015 Mar 1;6(1):315-31. doi: 10.1016/j.asej.2014.10.009
[3] Bhosale SB, Pawade RS, Brahmankar PK. Effect of process parameters on MRR, TWR and surface topography in ultrasonic machining of alumina–zirconia ceramic composite. Ceramics International. 2014 Sep 1;40(8):12831-6. doi: 10.1016/j.ceramint.2014.04.137
[4] Kataria R, Kumar J, Pabla BS. Experimental investigation and optimization of machining characteristics in ultrasonic machining of WC–Co composite using GRA method. Materials and Manufacturing Processes. 2016 Apr 3;31(5):685-93. doi: 10.1080/10426914.2015.1037910
[5] Li ZC, Jiao Y, Deines TW, Pei ZJ, Treadwell C. Rotary ultrasonic machining of ceramic matrix composites: feasibility study and designed experiments. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2005 Oct 1;45(12-13):1402-11. doi: 10.1016/j.ijmachtools.2005.01.034
[6] Rajathesh BC, Vinay G, Shivayogi CA, TS N. Process parameters of ultrasonic machining. International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE). 2019 Nov;8(4). doi: 10.35940/ijrte.D9743.118419
[7] Nee AY. Handbook of manufacturing engineering and technology. Springer Publishing Company, Incorporated; 2014 Nov 14. doi: 10.1007/978-1-4471-4976-7
[8] Ensminger D, Stulen FB, editors. Ultrasonics: data, equations and their practical uses. CRC press; 2008 Dec 17. doi: 10.1201/9781420020205
[9] Sindhu D, Thakur L, Chandna P. Parameter optimization of rotary ultrasonic machining on quartz glass using response surface methodology (RSM). Silicon. 2020 Mar;12:629-43. doi: 10.1007/s12633-019-00160-2
[10] Wang ZY, Rajurkar KP. Dynamic analysis of the ultrasonic machining process. InProceedings of the 1995 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition 1995. doi: 10.1115/1.2831039
[11] Komaraiah M, Manan MA, Reddy PN, Victor S. Investigation of surface roughness and accuracy in ultrasonic machining. Precision Engineering. 1988 Apr 1;10(2):59-65. doi: 10.1016/0141-6359(88)90001-3
[12] Zarepour H. An Experimental Investigation on Surface Roughness and Edge Chipping in Micro Ultrasonic Machining. Journal of Modern Processes in Manufacturing and Production. 2016 Nov 1;5(4):45-56. dor: 20.1001.1.27170314.2016.5.4.5.5
مهندسی ساخت و تولید ایران
دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 63
مقالات برتر کنفرانس مهندسی ساخت و تولید ایران 2022
فروردین 1402
صفحه 1-10

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار