مدل‌سازي هندسي نيروهاي برش در فرآيند فرزكاري با ابزار فرز انگشتي با لبه‌هاي برنده تحت زاويه تنظيم 45 درجه

Mechanistic modeling of cutting forces in milling process by end milling with cutting edges with adjustment angle of 45 degree

تعيين نيروهاي ماشين‌كاري به‌منظور محاسبه توان و گشتاور لازم براي براده برداري و انتخاب مناسب ابزار، تجهيزات و پارامترهاي برش (نرخ پيشروي، عمق برش، سرعت برش) براي ماشين‌كاري هندسه و جنس موردنظر پيش از انجام فرآيند از اهميت قابل‌توجهي برخوردار است. تحليل نيروهاي ماشين‌كاري براي تعيين مقادير نيروها به دليل كاهش هزينه‌هاي انجام آزمايش‌هاي متعدد تجربي ضروري به نظر مي‌رسد. در اين پژوهش مؤلفه‌هاي نيروهاي فرزكاري، و با فرز انگشتي با دو لبه برنده مورب تحت زاويهتنظيم اصلي به روش مدل‌سازي هندسي با محاسبه ضرايب نيرويي برش و لبه پيش‌بيني گرديد. همچنين براي اولين بار طرح مقطع برش قطعه به‌گونه‌اي در نظر گرفته شد تا خطاي محاسباتي گردي نوك اينسرت هاي برش حذف گردد. به‌منظور جلوگيري از تأثير متقابل پارامترها از تغيير هم‌زمان سرعت برش با نرخ پيشروي اجتناب گرديد و تعداد 8 آزمايش با نرخ‌هاي پيشروي متفاوت ولي با سرعت برش يكسان انجام شد. مقايسه منحني نيروهاي مدل‌شده با نتايج به‌دست‌آمده از دينامومتر تطابق قابل قبولي را نشان مي‌دهد. با افزايش نرخ پيشروي به نسبت افزايش نيروها مقدار اختلاف نيروي پيش‌بيني و تجربي كاهش مي‌يابد.

Determination of machining forces in order to calculate the required power and torque for cutting and select the right tools, equipment, and cutting parameters (feed rate, cutting depth, cutting speed) for machining the desired geometry and material prior to the process is significant. The analysis of machining forces is necessary to determine the forces to reduce the cost of performing multiple empirical experiments. In this study, the components of, , and milling forces with two cutting edges with main adjustment angle were predicted by the mechanistic modeling method by calculating cutting and edge force coefficients. Also, for the first time, the cutting section of the workpiece was designed in order to eliminate the calculating error of the round corner of inserts.To avoid the interaction of the parameters, simultaneous change of cutting speed with feed rate was avoided and 8 experiments with different feed rates but with the same cutting speed were performed. A comparison of the modeled forces curve with the results obtained from the dynamometer shows acceptable agreement.As the feed rate increases, the difference between the predictive and experimental force decreases relative to the increase of force.