ارائۀ يك روش تجربي به منظور اندازه‌گيري نيروهاي عكس‌العمل جاسازها در قيدوبندهاي فرزكاري

An Experimental Approach for Determination of Locators Reaction Forces in Milling Fixtures

سفتي تماسي ميان قطعه‌كار و سامانۀ جاسازي قيدوبند، يكي از عوامل تعيين كنندۀ ميزان پايداري قطعه‌كار در حين فرآيند ماشينكاري مي‌باشد. اما محاسبۀ اين سفتي تماسي مستلزم اندازه‌گيري دقيق نيروهاي تكيه‌گاهي در محل جاسازها مي‌باشد كه در اثر عواملي نظير نيروي بست‌ها، نيروهاي ماشينكاري، نيروي وزن قطعه‌كار و اثرات اصطكاك ميان قطعه‌كار و اجزاء قيدوبند ظاهر مي‌شوند. تاكنون روش‌هاي تحليلي متعددي به منظور محاسبۀ اين نيروها ارائه شده است اما از آنجائي كه دستگاه حل معادلات نيروهاي جاسازها در سامانۀ جاسازي 3-2-1 شامل شش معادله و هجده مجهول مي‌باشد، لذا براي حل اين معادلات غالباً از روش‌هاي بهينه‌سازي استفاده مي‌شود كه در آن تخمين نيروهاي عكس‌العمل جاسازها و از آنجا محاسبۀ سفتي تماسي، همراه با خطاهايي خواهد بود كه پي بردن به ميزان اين خطاها به دليل ساده‌سازي‌هاي اعمال شده به مدل‌هاي تحليلي، مستلزم داشتن يك معيار دقيق مبتني بر يك روش تجربي مي‌باشد. بدين منظور در اين پژوهش يك روش تجربي به منظور محاسبۀ نيروهاي عكس‌العمل جاسازها ارائه شده است كه در آن تمامي عوامل موثر بر سفتي تماسي نظير موقعيت هركدام از جاسازها و بست‌ها، اصطكاك ميان اجزاء سيستم جاسازي با قطعه‌كار، نيروي بست‌ها، نيروهاي ماشينكاري، نيروي وزن قطعه‌كار در نظر گرفته شده است. از اين روش مي‌توان به عنوان معياري مناسب به منظور ارزيابي و صحت‌سنجي مدل‌هاي تحليلي و روش‌هاي بهينه‌سازي در محاسبۀ نيروي عكس‌العمل جاسازها استفاده نمود.

The contact stiffness between the workpiece and fixture locating system is one of the decisive factors for the maintenance of the stability of the workpiece during the machining process. In order to estimate the contact stiffness, it is needed to determine the locator reaction forces. These forces are created by the clamping forces, cutting forces, workpiece weight, and friction effects of the contact between the workpiece and fixture locating system. Some analytical approaches have already been presented for calculating the location reaction forces. However, there are six equations for a 3-2-1 locating system, but 18 unknown parameters. Therefore, an optimization solution is proposed in the literature to obtain the reaction forces which involves several simplifying assumptions which result in considerable errors in the solution. In this study, in addition to presenting the mathematical model of the total system, an experimental approach has been proposed in order to determine the locator reaction forces. This can provide a suitable means for evaluating the optimization solutions and analytical models for determining the locator reaction forces and contact stiffness and diminishing the errors.