تاثیر جهت ارتعاش بر نیروی برشی در فرزکاری به کمک ارتعاش اولتراسونیک

در فرایند ماشینکاری، کاهش نیروی برشی مزایای بسیاری چون افزایش عمر ابزار و بهبود کیفیت سطح ماشینکاری دارد. از جمله روش های جدید برای کاهش نیروی برشی، ماشینکاری به کمک ارتعاش اولتراسونیک است. در این مقاله، تاثیر جهت اعمال ارتعاش اولتراسونیک به قطعه کار در فرایند فرزکاری به کمک اولتراسونیک[i] بر نیروهای برشی به صورت تجربی با انجام دو مجموعه متفاوت آزمایشی و به کمک یک تنظیم تجربی مخصوص مطالعه شده است. در مجموعه نخست، که جهت پیشروی ابزار همراستا با ارتعاش قطعه کار است، نیروهای برشی به دلیل جدایش ابزار و قطعه کار از یکدیگر در قسمت هایی از هر سیکل ارتعاشی، به طور متوسط 7/16 درصد نسبت به فرزکاری معمولی[ii]کاهش یافته اند. در مجموعه دوم اما، که پیشروی ابزار عمود بر راستای ارتعاش قطعه کار است، نیروهای برشی در فرزکاری اولتراسونیکی به طور متوسط 5/53 درصد نسبت به فرزکاری معمولی افزایش یافته اند. دلیل این افزایش نیرو، وجود ضربه های جانبی متوالی بین ابزار و قطعه کار و عدم جدایش آنها از یکدیگر است. نتایج تجربی نشان می دهند که تغییر رفتار اصطکاک در فرزکاری اولتراسونیکی تاثیری بر کاهش نیروی برشی ندارد و دلیل اصلی کاهش نیروی برشی در فرایندهای ماشینکاری ارتعاشی، جدایش ابزار و قطعه کار به سبب اعمال ارتعاش است. در حالتی که پیشروی ابزار و ارتعاش قطعه کار همراستاست، برخلاف عمق برش شعاعی و نرخ پیشروی، سرعت برشی بر میزان کاهش نیروی برشی در فرزکاری به کمک اولتراسونیک نسبت به فرزکاری معمولی موثر است، به گونه ای که با افزایش سرعت برشی، نیروی برشی در این دو فرایند به یکدیگر نزدیک می شود.