شبيه سازي قطعه‌گير توليد كننده ارتعاش دوبعدي براي سنگ‌زني در حضور ارتعاشات فراصوتي

Simulation of 2D vibration fixture for ultrasonic vibration assisted of grinding

در اين پژوهش شبيه‌سازي نوعي قطعه گير جديد براي عمليات سنگ‌زني در حضور ارتعاش فراصوتي ارايه شده است. اين قطعه‌گير قادر به توليد ارتعاش دوبعدي توسط يك مبدل پيزوالكتريك مي‌باشد. براي انجام اين پژوهش نوعي قطعهگير ويژه طراحي شده است كه امكان تبديل ارتعاشات يك‌ بعدي به دوبعدي را فراهم مي‌سازد. در قطعهگير طراحي ‌شده با استفاده از يك محرك پيزوالكتريك، حركت دوبعدي بيضوي شكل به قطعه كار داده مي‌شود كه دليل آن وجود شكل مودهاي عمود بر هم و وجود اختلاف ‌فاز مناسب در بازه فركانسي مناسب مي‌باشد. اين امر منجر به وجود آمدن حركت دوبعدي در پي اعمال يك نيروي خطي است كه توسط مبدل پيزوالكتريك توليد مي‌شود. براي به دست آوردن نتايج هرچه‌ بهتر و مطمين شدن از صحت نتايج به‌دست ‌آمده، قطعهگير طراحي ‌شده در مراحل مختلف مورد تحليل قرار گرفته است. بدين منظور با استفاده از آناليز استاتيكي توانايي تحمل نيروهاي ماشين‌كاري توسط قطعه‌گير بررسي مي‌شود. سپس با آناليز مودال، مودهاي ارتعاشي مختلف قطعه كار بررسي‌ شده و با آناليز هارمونيك، جابجايي‌هاي حداكثر و اختلاف زاويه فاز در قطعه كار در فركانس‌هاي كاري مختلف به دست مي‌آيد.

FEM simulation of a new type of fixture for ultrasonic-assisted grinding was performed. This fixture could produce 2D vibration by one piezo-actuator. A special fixture was designed for conducting this research that was able to convert 1D vibration to 2D. The designed fixture can produce elliptical vibration by using one piezo-actuator because of special format with appropriate mode-shapes and suitable phase angle in suitable frequency. The designed fixture was analyzed in different processes for gathering the best results and being sure for accuracy of the results. The ability of fixture to undergo machining forces was studied by static analyzing. Finally, different natural frequency and mode shapes of fixture were examined in modal analyzing and the maximum movement and phase angel in fixture were studied by harmonic analysis.