عنوان مقاله :
بررسي و بهينه‌سازي پارامترهاي مؤثر بر زبري سطح در فرايند نانوماشين‌كاري مس تك كريستال با استفاده از روش ديناميك مولكولي
عنوان به زبان ديگر :
Investigation and optimization of parameters affecting surface roughness in single crystal copper nanomachining process using molecular dynamics method
پديد آورندگان :
جليلي، محمد مهدي دانشگاه يزد - دانشكده مهندسي مكانيك، يزد، ايران , طواري، حجت‌اله دانشگاه يزد - دانشكده مهندسي مكانيك، يزد، ايران
كليدواژه :
نانو ماشين‌كاري , مس تك كريستال , روش ديناميك مولكولي , زبري سطح , روش تاگوچي
چكيده فارسي :
زبري سطح از مشخصه‌هاي بسيار مهم در ماشين‌كاري در ابعاد نانو مي‌باشد. به دليل استفاده از محصولات در ابعاد نانومتر جهت بكارگيري در مجموعه‌هايي كه به دقت بالا در حد كسري از نانومتر نياز دارند، بايد در انتخاب پارامترهاي ماشين‌كاري مؤثر بر زبري سطح دقت شود. در اين پژوهش، با استفاده از شبيه‌سازي ديناميك مولكولي، ماشين‌كاري قطعه كاري از جنس مس تك كريستال به وسيله ابزارهايي از جنس الماس با هندسه‌هاي مختلف بررسي شده و زبري سطح نهايي محاسبه شده است. اثر پارامترهاي ماشين‌كاري همچون عمق براده‌برداري و سرعت برشي به همراه پارامترهاي وابسته به هندسه ابزار از قبيل زاويه براده، زاويه آزاد اصلي و شعاع نوك آن بر روي زبري سطح با محاسبه زبري ميانگين (R_a) و ريشه ميانگين مربعات (RMS) مورد بررسي قرار گرفته‌اند. به منظور بررسي دقيقتر تأثير پارامترها و اثر متقابل آنها بر يكديگر از روش تاگوچي براي طراحي آزمايش‌ها استفاده شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان داده است كه هر دو پارامتر زبري ميانگين و ريشه ميانگين مربعات، بيشترين تأثير بر زبري سطح قطعه‌كار را ناشي از عمق براده‌برداري پيش‌بيني مي‌كنند. براساس نتايج ارائه گرديده، مشخص شده است كه زبري سطح در شرايط ماشين‌كاري مختلف بر اساس انتخاب پارامترها مي‌تواند بهبود يابد و لازم است قبل از انتخاب اين پارامترها، شرايط آنها در كنار يكديگر به خوبي بررسي گردند. همچنين، در نهايت با استفاده از روش تاگوچي، مقادير بهينه پارامترهاي براده‌برداري براي دستيابي به بهترين صافي سطح در ابعاد مشخص به شرح v=500 m⁄s d=10 Å ، γ=-15° ، β=10° ، r=15 Å ، بدست آمد.
چكيده لاتين :
Surface roughness is one of the most important features in nanoscale machining. Due to the use of nanometer-sized products for use in assemblies that require extremely high accuracy at a fraction of a nanometer, care must be taken in selecting machining parameters that affect the surface roughness. In this study, using molecular dynamics simulations, the machining of a single-crystal copper workpiece by diamond tools with different geometries has been investigated and the final surface roughness has been calculated. The effect of machining parameters such as cutting depth and cutting speed along with parameters related to tool geometry such as rake angle, relief angle and tip radius on surface roughness have been investigated with average roughness (R_a) and root mean square (RMS) measuring instruments. In order to study more precisely the effect of parameters and their interaction with each other, Taguchi method has been used to design experiments. The simulation results show that both the average roughness and root mean square parameters predict the greatest effect on the surface roughness of the workpiece due to the depth of cutting. Based on the presented results, it has been determined that the surface roughness can be improved in different machining conditions based on the selection of parameters, and it is necessary to carefully examine their conditions together before selecting these parameters. Using the Taguchi method, the optimal values of cutting parameters to achieve the best surface roughness in specified dimensions are described as
r=15 Å ،β=10° ،γ=-15° ،d=10 Å ،v=500 m⁄s was obtained.
عنوان نشريه :
مهندسي ساخت و توليد ايران
