بررسی پارامترهای دستگاه فرز CNC و مشخصات ابزار ماشین‌کاری بر زبری سطح محصولات چوبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سعید یعقوبی
• فرشاد ربیعی

گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

10.22067/jacsm.2023.81172.1167

چکیده

 امروزه محصول­های چوبی به وفور در صنعت مبلمان، تابلوهای هنری، ظروف چوبی و غیره گسترش یافته است. روش‏های تولید سنتی و دستیِ تولیدِ این محصول­ها توان رقابت با روش­های تولید مکانیزه، خصوصاً ماشین‌های کنترل عددی را ندارند. از این‏رو، استفاده از این دستگاه­ها همواره در حال افزایش است. با این وجود، یکی از پارامترهایی که سرعت تولید را تحت تأثیر قرار می­دهد، زبری­سطح بوده و کارگاه­ها مجبور به صرف زمان زیاد برای سنباده­زنی و پرزگیری محصول هستند. به‏همین منظور و در تحقیق حاضر، تأثیر پارامترهای ماشین (سرعت پیشروی، سرعت دورانی و گام عرضی) و پارامترهای ابزار (قطر، تعداد لبه برشی و نوع لبه برشی) بر روی زبری سطح چوب راش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج پژوهش نشان داد که ابزارهای با لبه برشی دو پر مارپیچ، نسبت به ابزارهای با لبه برشی مستقیم و یک پر مارپیچ، زبری سطح مطلوب­تری دارند و ابزارهای با لبه مستقیم برای چوب راش مناسب نیستند. همچنین، مشاهده شد با کاهش گام عرضی از 0.7D به 0.3D (D قطر ابزار  است)، زبری سطح کمتری ایجاد می­شود. با کاهش قطر ابزار از 6 به 4 و 3 میلی‌متر، کاهش سرعت پیشروی از 60 به 20 میلی‌متر بر دقیقه و افزایش سرعت دورانی از 15000 به 25000 دور بر دقیقه، زبری سطح محصول نهایی به‏صورت قابل توجهی کاهش پیدا نمود.

کلیدواژه‌ها

• فرزکاری CNC
• مصنوعات چوبی
• تعداد لبه برشی
• گام عرضی
• سرعت پیشروی
• سرعت دورانی

موضوعات

• ماشین کاری

---

عنوان مقاله [English]

Investigating the CNC milling machine parameters and machining tool specifications on surface roughness of wooden products

نویسندگان [English]

• Saeed Yaghoubi
• Farshad Rabiei

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Ilam University, Ilam, Iran.

چکیده [English]

Today, wooden products are widely spread in the industry of furniture, art boards, wooden dishes, etc. The traditional and manual manufacturing methods of producing these artefacts cannot compete with mechanized production methods, especially computer numerical control (CNC) machines. Therefore, using of these devices is always increasing. Nevertheless, one of the parameters that affect the production speed is the surface roughness, and the workshops have to spend a lot of time on polishing the products. For this reason, in the present research, the effect of machine parameters (feed speed, rotational speed and transverse step) and tool characteristics (diameter, number of cutting edge and type of cutting edge) on surface roughness of beech wood has been investigated. The outcomes demonstrated that cutting tools with two spiral cutting edges have a more favorable surface roughness than cutting tools with a straight cutting edge and one spiral cutting edge, and tools with a straight edge are not suitable for beech wood. It was also observed that by reducing the transverse step from 0.7D to 0.3D, a lower surface roughness is created. By reducing the tool diameter from 6 to 4 and 3 (mm), reducing the feed speed from 60 to 20 (mm/min) and increasing the rotational speed from 15000 to 25000 (rpm), the surface roughness of final product was improved, significantly.

کلیدواژه‌ها [English]

• CNC Milling
• Wooden Products
• Cutting Edges Number
• Step Over
• Feed Speed
• Rotational Speed

مراجع

[1] A. A. Krimpenis, N. A. Fountas, T. Mantziouras, and N. M. Vaxevanidis, “Optimizing CNC wood milling operations with the use of genetic algorithms on CAM software,” Wood Material Science & Engineering, vol. 11, no. 2, pp. 102-115, 2014.

https://doi.org/10.1080/17480272.2014.961959

[2] S. Bharathi Raja, and N. Baskar, “Particle swarm optimization technique for determining optimal machining parameters of different work piece materials in turning operation,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 54, no. 8, pp. 445–463, 2011.https://doi.org/10.1007/s00170-010-2958-y

 [3] A. Sutcu, and U. Karagoz, “The influence of process parameters on the surface roughness in aesthetic machining of wooden edge-glued panels (EGPs),” BioResources, vol. 8, no. 4, pp. 5435–5448, 2013.

[4] A. A. Krimpenis, and M. Chrysikos, “3D parametric design and CNC manufacturing of custom solid wood electric guitars using CAD/CAM technology,” Wood Material Science & Engineering, vol. 14, no. 2, pp. 66-80, 2019.

https://doi.org/10.1080/17480272.2017.1379035

[5] H. Pelit, M. Korkmaz, and M, Budakç, “Surface roughness of thermally treated wood cut with different parameters in CNC router machine,” BioResources, vol. 16, no. 3, pp. 5133-5147, 2021.

[6] M. Sedlecký, M. Kvietková, and R. Kminiak, “Medium-density fiberboard (MDF) and edge-glued panels (EGP) after edge milling-surface roughness after machining with different parameters,” BioResources, vol. 13, no. 1, pp. 2005-2021, 2018.

[7] H. Pelit, and Ö. Yaman, “Influence of processing parameters on the surface roughness of solid wood cut by abrasive water jet,” BioResources, vol. 15, no. 3, pp. 6135-6148, 2020.

[8] A. Jankowska, “Understanding of surface roughness of wood based on analysis its structure and density,” Annals of WULS Forestry and Wood Technology, vol. 111, pp. 27-31, 2020. doi: 10.5604/01.3001.0014.6421)

[9] E. Hazir, and K. H. Koc, “Optimization of wood machining parameters in CNC routers: Taguchi orthogonal array based simulated angling algorithm,” Maderas. Ciencia y tecnología, vol. 21, no. 4, pp. 493-510, 2019.

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-221X2019005000406

[10] M. Aghakhani, A. Khazaeian, and M. Madhoshi, “Different CNC machining condition of paulownia wood by CNC; Influence on the abbott roughness parameters,” Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, vol. 28, no. 2, pp. 301-312, 2013. (In persian). https://doi.org/10.22092/ijwpr.2013.2935