ابزار سوراخ‌كاري ارتعاشي و بررسي نيروي محوري در فرآيند سوراخ‌كاري ارتعاشي آلومينيوم 2024-T6

Vibration Drilling Tool and Thrust Force Investigation in Vibratory Drilling Process of Al 2024-T6

فرآيند سوراخ‌كاري ارتعاشي (Vibration Drilling-VD) از جمله روش‌هاي جديد ماشين‌كاري است كه در آن ارتعاشات طولي (اغلب با فركانس بالا و بيشتر از kHz16) و دامنه كوچك (معمولاً بين 2 تا ?m30) براي تحريك ابزار به‌كار مي‌رود؛ به‌طوري كه درگيري ابزار با قطعه‌كار حين پيش‌روي محوري قطع و وصل مي‌گردد. در اين پژوهش دو ابزار ارتعاشي براي انجام فرآيند سوراخ‌كاري ارتعاشي تحليل و ساخته شده است. از نرم‌افزارهاي المان محدود براي انجام تحليل مودال استفاده گرديده است. ابزارهاي ارتعاشي به‌گونه‌اي طراحي مي‌گردند كه فركانس تشديد منطبق بر فركانس تشديد ترانسديوسر (مبدل صوتي) داشته باشند. براي انجام فرآيند سوراخ‌كاري ارتعاشي يك مكانيزم چرخشي طراحي و ساخته شده است. اين مكانيزم قادر است كه فرآيند سوراخ‌كاري ارتعاشي را به گونه‌اي انجام دهد كه دوران و ارتعاش هم‌زمان به مته اعمال گردد. پس از انجام تست‌هاي اوليه، تاثير اضافه شدن ارتعاشات اولتراسونيك در فرآيند سوراخ‌كاري Al2024-T6 بررسي مي‌شود و با فرآيند سوراخ‌كاري معمولي مقايسه مي‌گردد. پارامترهاي نيروي محوري و نوع براده در هر دو فرآيند سوراخ‌كاري ارتعاشي و معمولي بررسي و مقايسه مي‌گردند. نتايج بيانگر كاهش موثر نيروي محوري در سوراخ‌كاري ارتعاشي نسبت به سوراخ‌كاري معمولي مي‌باشد.

Vibratory drilling (VD)process is a new modern technology where longitudinal wave with high frequency (more than 16 kHz) and low amplitude (usually between 2 up to 30 µm) is superimposed on the movement of cutting tool, resulting in connection and disconnection of cutting tool engagement with workpiece. In this study, in order to perform vibratory drilling process, two vibration tools are designed and fabricated. ANSYS software is used to accomplish modal analysis. Using this software, it is possible to design vibration tools (horn and drill) to have resonance frequency equals to transducer frequency. A rotary mechanism is designed to perform vibratory drilling on a lathe machine. This set-up is able to do vibratory drilling process while both vibration and rotation are applied to the movement of drill. This mechanism (rotary vibratory drilling) has ability to drill various workpiece with different sizes and materials. After primary tests, the effect of is able drilling is studied and compared with conventional drilling while specimen is Al2024-T6. Thrust force and chip morphology are two studied parameters in this paper. The obtained results showed a notable reduction of thrust force in vibratory drilling process over the conventional one.