شبيه‌سازي ديناميكي فرآيند بورينگ در محيط هندسي مبتني بر B-REP

Dynamic Simulation of Boring Process in B-REP Geometric Modeling Environment

ز مهم‌ترين اهداف شبيه‌سازي عمليات ماشين‌كاري، پيش‌بيني رفتار ديناميكي فرآيند است. بنابراين بررسي و تحليل پارامترهاي اثرگذار بر روي ديناميك فرآيند از اهميت بالايي برخودار است. از عوامل مهم و اثرگذار، ارتعاشات ماشين‌كاري است. در اين مقاله شرايط ارتعاشي حاكم بر فرآيند، توسط مدل‌سازي ديناميكي ابزار بورينگ بررسي شده است. نسبت طول به قطر بالاي ابزار بورينگ و انعطاف‌پذيري آن سبب ارتعاشات ماشين‌كاري مي‌شود. دامنه ارتعاشات نوك ابزار تابعي از مشخصات ديناميكي ابزار است كه مي‌تواند منجر به پايداري يا ناپايداري فرآيند شود. در نسبت‌هاي طول به قطر پايين، صلبيت ابزار بالا است و فرآيند در اكثر شرايط برشي در محدوده پايداري قرار دارد. ثوابت ديناميكي ابزار با استفاده از نتايج آزمون ضربه استخراج و مدل‌سازي ديناميكي فرآيند با استفاده از روش مدل‌سازي جسم صلب، در نرم‌افزار ايسيس (ACIS) كه ماهيت هندسي مبتني بر نمايش مرزي (B-rep) دارد، پياده‌سازي شده است و يك روش نوين براي شبيه‌سازي معادله ديناميكي ابزار با استفاده از روش مدل‌سازي جسم صلب در يك محيط دقيق هندسي ارايه شده است. براي توسعه مدل ديناميكي نيرو در حوزه زمان از ثوابت برشي استخراج‌شده توسط روش ساختارگرا استفاده شده است. همچنين پارامترهاي ديناميكي حوزه زمان از قبيل نيرو، شتاب و جابه‌جايي در محيط سيمولينك شبيه‌سازي شده‌اند. نتايج مويد اين است كه مدل هندسي ارايه‌شده با درنظرگرفتن ديناميك ابزار به خوبي قادر به تخمين سيگنال نيرو و تغييرات مساحت براده است.

Prediction of the dynamic behavior of machining operations during the process is the main challenge of machining simulations. Therefore, the investigation of effective parameters in dynamic behavior is of great importance. Machining vibration is one of the most important factors. This article studied the vibration of the process by developing the dynamic model of the boring bar. The high length-to-diameter ratio of the boring tool and its flexibility cause machining vibrations. The amplitude of the tooltip vibrations is a function of the dynamic characteristic of the tool which can lead to the stability or instability of the process. Tool rigidity at low diameter to length ratios is high, and in most cutting conditions the process is stable. The impact test is used to extract the tool’s dynamic parameters and dynamic modeling of the process is developed inside the environment of ACIS software which is a powerful Boundary Representation (B-rep) solid modeling engine and it is proposed a novel method for simulating the dynamic equation of boring bar by using a solid modeling technique in a precise geometric environment. The mechanistic approach is used to modeling cutting mechanistic to develop the dynamic force model in the time domain. Also, dynamic time-domain parameters such as force, acceleration, and displacement in the Simulink environment are simulated. The results confirm that the presented geometrical model by considering the tool dynamics is well capable of estimating the force signal and the chip area changes.