تعیین نواحی پایداری برای ارتعاشات سنگ و قطعه کار در عملیات سنگ زنی پلانج با استفاده از مدل سه بعدی قطعه کار

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد

2 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد

چکیده

پدیده لرزه یک نوع ارتعاش خودتحریک ناپایدار است که در اغلب فرآیندهای ماشینکاری از جمله عملیات سنگ زنی رخ میدهد. در این مقاله، یک مدل سه بعدی غیر خطی از ارتعاشات لرزه در فرآیند سنگ‌زنی ارائه شده است. قطعه‌کار به صورت یک محور پیوسته در حال دوران با ارتعاشات عرضی و سنگ ساینده به عنوان یک سیستم یک درجه آزادی جرم-فنر-دمپر مدل شده‌اند. معادلات حرکت با استفاده از روش پی باکینگهام، بی بعد سازی شده اند. در ادامه با استفاده از روش مودهای فرضی، معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی مربوط به قطعه کار به صورت معادلات دیفرانسیل معمولی درآمده و سپس مجموعه معادلات قطعهکار و سنگ ساینده با استفاده از روش مقیاس های چندگانه به صورت تحلیلی حل شده اند. نواحی پایداری برای قطعه کار و سنگ ساینده برای سرعتهای مختلف قطعه کار و مکانهای مختلف سنگ در طول قطعه‌کار رسم شده و تأثیر پارامترهای مختلف همچون سرعت دورانی سنگ و شعاع قطعه‌کار بررسی شده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که ارتعاشات در قطعه‌کار و سنگ کاملاً متفاوت از یکدیگر هستند. زمانی که سنگ‌زنی در وسط قطعه‌کار رخ می‌دهد امکان بروز پدیده لرزه در قطعه کار بیشتر است در حالی که مکان سنگ ساینده تأثیری بر ارتعاشات سنگ ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Chatterjee S (2011) Self-excited oscillation under nonlinear feedback with time-delay. J Sound Vib330: 1860-1876.

[2] Brecher C, Esser M, Witt S (2009) Interaction of manufacturing process and machine tool. CIRP Ann-Manuf Techn 58: 588-607.

[3] Tobias SA, Fishwick W (1958) The chatter of  lathe tools under orthogonal cutting conditions. T ASME80: 1079-1088.

[4] Tlusty J, Polacek M (1963) The stability of machine tools against self excited vibrations in machining.Proc. Int. Research in Production Eng Conf. Pittsburgh, PA.:465–474.

[5]  S. A. Tobias (1965) Machine Tool Vibration. Blackie, London.

[6] Deshpande N, Fofana MS (2001) Nonlinear regenerative chatter in turning. J Comp Integ Manu17: 107-112.

[7] Jalili MM, Tavari H (2014) Nonlinear analysis of chatter in turning process considering workpiece and cutting tool dynamics simultaneously. Modares Mech Eng13: 177-188. 

[8] Jalili MM, Tavari H, Movahhedy MR (2015) Nonlinear analysis of chatter in turning process using dimensionless groups. J Brazil Soc Mech Sci Eng37: 1151-1162.

[9] Thompson RA (1974) On the doubly regenerative stability of a grinder. J Eng Ind-T ASME96: 275-280.

[10] Thompson RA (1977) On the doubly regenerative stability of a grinder: the combined effect of wheel and workpiece speed. J Eng Ind-T ASME 99: 237-241.

[11] Thompson RA (1992) On the doubly regenerative stability of a grinder: the effect of contact stiffness and wave filtering. J Eng Ind-T ASME114: 53-60.

[12] Li HQ, Shin YC (2006) A time-domain dynamic model for chatter prediction of cylindrical plunge grinding processes. J Manuf Sci E-T ASME 128: 404-415.

[13] Shimizu T, Inasaki I, Yonetsu S (1978) Regenerative chatter during cylindrical traverse grinding. Bull JSME21: 317-323.

[14] Fu JC, Troy CA, Morit K (1996) Chatter classification by entropy functions and morphological processing in cylindrical traverse grinding. Precis Eng18: 110-117.

[15]  Weck M, Hennes N, Schulz A (2001) Dynamic behaviour of cylindrical traverse grinding processes. CIRP Ann-Manuf Techn 50: 213-216.

[16]  Yuan L, Keskinen E, Jarvenpaa VM (2005) Stability analysis of roll grinding system with double time delay effects. Proc. IUTAM Symposium on Vibration Control of Nonlinear Mechanisms and Structures130: 375-387.

[17] Liu ZH, Payre G (2007) Stability analysis of doubly regenerative cylindrical grinding process. J Sound Vib301: 950-962.

[18] Chung KW, Liu Z (2011) Nonlinear analysis of chatter vibration in a cylindrical transverse grinding process with two time delays using a nonlinear time transformation method. Nonlinear Dyn66: 441-456.

[19]  Kim P, Jung J, Lee S, Seok J (2013) Stability and bifurcation analyses of chatter vibrations in a nonlinear cylindrical traverse grinding process. J Sound Vib332: 23879-3896.

[20] Shiau TN, Huang KH, Wang FC, KH Chen, Kuo CP (2010) Dynamic response of a rotating ball screw subject to a moving regenerative force in grinding. Appl Math Model 34: 1721-1731.

[21] Yan Y, Xu J, Wiercigroch M (2014) Chatter in a transverse grinding process. J Sound Vib333: 937-953.

[22] Yan Y, Xu J,  Wiercigroch M (2015) Non-linear analysis and quench control of chatter in plunge grinding. Int J Non-Linear Mech70: 134-144.

[23] Hodges DH, Dowell EH (1974) Nonlinear Equations of Motion for the Elastic Bending and Torsion of Twisted Nonuniform Rotor Blades. NASA technical note: 1-30.

[24]  Werner G (1978) Influence of work material on grinding forces. CIRP Ann-Manuf Techn 27: 243-248.

[25] WB Rowe (2009) Principles of Modern Grinding Technology. William Andrew, USA.

[26] Nayfeh AH, Mook DT (1979) Nonlinear Oscillations. Wiley-Interscience, New York.