تعیین دمای ابزار در براده‌برداری عمودی به روش المان محدود و مقایسه با نتایج تجربی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و مربی، دانشگاه هرمزگان

2 استادیار، دانشگاه صنعتی امیر کبیر

چکیده

ماشینکاری فولادها به طور ذاتی دمای بالایی را تولید می‌کند؛ این دما علاوه بر کاهش عمر ابزار، باعث پایین آمدن کیفیت قطعه تولیدی می‌شود. از طرفی کاربرد مواد خنک کننده به سلامتی اپراتور آسیب می رساند و باعث آلودگی محیط زیست می‌شود. در این مقاله ماشینکاری در شرایط خشک توسط ابزار کاربایدی بر روی فولاد (st37) انجام شد و برای به دست آوردن دمای منطقه تماس ابزار- براده  از دو روش: ترموکوپل جایگذاری شده در ابزار و دوربین مادون قرمز استفاده شد. نتایج تجربی با نتایج نرم‌افزارهای سوپرفرم و فلوئنت مقایسه شده است. با ثابت نگاه داشتن هندسه ابزار و تغییر در پارامترهای سرعت برش، نرخ پیشروی و عمق برش و مقادیر حرارت ایجاد شده در ابزار مورد مطالعه قرار گرفت. سپس به کمک نتایج تجربی حاصل از ترموکوپل با روش طراحی آزمایش و توسط آنالیز رگرسیون، فرمول تخمین دمای سطح ابزار به دست آمد و نشان داده شد که اثر افزایش سرعت برشی، پیشروی، عمق برش و اثر دو طرفه سرعت برشی و پیشروی، به ترتیب بیشترین تأثیر را بر دمای سطح ابزار دارند. همچنین تأثیر پارامترهای سرعت برش و پیشروی همزمان با دما بر روی نیروهای ماشینکاری مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Determination of Tool Temperature in Orthogonal Metal Cutting by Finite Element Method and its Comparison with Experimental Work

نویسندگان [English]

  • Ali Fata 1
  • Mohammad reza Razfar 2
چکیده [English]

Machining of steel inherently generates high cutting temperature, which not only reduces tool life but also impairs the product quality. Further, the lubricant effect deteriorate the working environment and lead to general environmental pollution. In this work, the cutting tool used is uncoated carbide insert with st37 steel as workpiece material to measure the temperature of the tool-chip interface in dry turning. Two different approaches are implemented for temperature measuring: an embedded thermocouple into the cutting tool and infrared camera. Comparisons are made between experimental and FE results. The influence of cutting speed, feed rate and depth of cut on the temperature are investigated. Afterwards, an expression for the effects of cutting conditions on tool temperature are determined using a design of experiment developed by factorial regression method. With the aid of experimental results is concluded that the main factors of the increasing cutting temperature are, cutting speed, feed rate and depth of cut respectively, It is also determined that interaction between cutting speed and feed rate has maximum effect on increasing in cutting temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cutting temperature
  • thermocouple method
  • temperature distribution
  • Orthogonal cutting
  • finite element

مراجع

[1] Shaw, M. C.; Metal cutting principles, Oxford University Press, 1984.
[2] Filicie, L. and Umbrello, D.; “On the finite element codes capability for tool temperature calculation in machining processes”, Journal of material processing Technology, p.p. 182-190, 2006.
[3] Silva, M. and Wallbank, J.; “Cutting temperature: prediction and measurement methods a review”, J.of material processing, p.p. 195-202, 1999.
[4] Komanduri, R. and Hou, Z.B.; “A review of the experimental techniques for the measurement of heat and temperature generated in some manufacturting processes and tribology", Tribology International, vol. 34, p.p. 653-682, 2001.
[5] Korkut, I.; Boy, M. ; KARACAN, I.; Seker, U. , "Investigation of chip-back temperature during machining depending on cutting parameters",Journal materials & design, , vol. 28, p.p. 2329-2335, 2007 .
[6] Dogu, Y.; Aslan, E.; Camuscu, N. ; “A numerical model to determine temperature distribution in orthogonal metal cutting”Journal of Material processing & Technology, p.p. 171-180, 2005.
[7] Fleischer, J. and Weule, H.; “Estimation of Two- dimension Tool Wear Based On Finite Element Method". University of karlsruhe(TH)
[8] Sullivan , D.O. and , Cotterell, M.; “Temperature measurement in single point turning", Journal of Material processing & Technology, p.p. 301-308,2001.
[9] Barrentine, L. ; Design of experiment., Oxford University Press, 1999.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار