توصيف اختراع الف) عنوان اختراع طراحي و ساخت دستگاه پرداخت سطوح ظريف و پيچيده ب ) زمينه فني اختراع مهندسي مكانيك ساخت و توليد ج ) مشكل فني و بيان اهداف پيشرفت هاي تكنولوژيكي در رابطه با روش هاي توليد به سمت كاهش حجم عمليات خشن كاري و به جاي آن افزايش حجم عمليات پرداختكاري شده است. استفاده از روش هاي جديد و مدرن در بعضي از موارد استفاده از روش هاي سنگ زني را ضروري مي نمايد. علاوه بر توسعه روبه رشد فرايندهاي پرداخت، نياز به توليد سطوح پيچيده با پرداخت خوب نيز يكي از نيازهاي صنعت مي باشد. از طرف ديگر بخش صنعت و به ويژه مهندسي مكانيك با حجم زيادي از تقاضاهاي روز افزون براي توليد قطعات فوق دقيق خصوصاً در زمينه ي كيفيت سطح مواجه شده است. اين قطعات معمولاً داراي مقياس هاي ميليمتري تا ميكرومتري هستند و همچنين داراي فرمهاي پيچيده و سطوح غير تخت ميباشند كه از آن جمله مي توان به قطعاتي مانند لنزهاي كروي اشاره نمود. جهت تضمين كارآمدي كليه ي قطعات نياز به يك زبري سطح مناسب در سطوح تماسي خود دارند. پرداخت سطوح پيچيده در مورد سطوح لنزهاي منحني و سطوح داخلي قالب هاي پلاستيك ضروري به نظر مي رسد. از جمله كاربردهاي لنزهاي منحني مي توان كاربردهاي وسيع در صنايع اپتيك و نظامي اشاره كرد. روش تزريق پلاستيك نيز يكي از روش هاي با صرفه اقتصادي براي توليد انبوه است كه پرداخت سطوح داخلي قالب هاي تزريق پلاستيك باعث افزايش كيفيت قطعات توليدي در اين روش مي شود. استفاده از روش پرداخت با سيال واسطه يك فرايند تماس غير مستقيم است كه مزيت استفاده از آن به دست آوردن دقت بالا در كيفيت سطح و آسيب كمتر به سطح پرداخت شده است. به علاوه اين روش پرداخت، فوايد بسيار ديگري را در خصوص پرداخت مدلهاي سه بعدي نيز دارد. بسياري از قطعات مورد استفاده در صنعت به يك كيفيت سطح بسيار خوب نياز دارند كه در اين شرايط نياز شديدي به يك فرايند پرداخت سطح مؤثر بوجود مي آيد. جهت پاسخ به اين تقاضاها فرايندهاي متنوعي توسعه داده شده اند مانند لپينگ فوق دقيق، سنگ زني، پرداختكاري به روش مكانيكي شيميايي و غيره. روشهاي مذكور بيشتر به منظور پرداخت و صيقل دادن سطوح تختي استفاده ميشود كه به صورت دو بعدي مي باشند و براي سطوح سه بعدي پيچيده و غير مسطح مناسب نيستند. پرداخت با سيال واسطه يكي از فرايندهاي اميدواركننده جهت دستيابي به كيفيت سطح مناسبي در مورد سطوح غير تخت مي باشد زيرا در صورت انتخاب سيال مناسب (به همراه ذرات ساينده) امكان پوشش كل سطح توسط آن بوجود مي آيد. زيرا پرداخت با سيال واسطه فرايند تماسي غير مستقيم است، براي بدست آوردن كيفيت سطح بالا اين روش نسبت به ساير روشها ترجيح داده مي شود زيرا آسيب كمتري به ابعاد نهايي قطعه كار مخصوصاً در مدل هاي 3بعدي وارد مي كند. تلاشهاي تحقيقاتي گسترده اي در جهت توسعه يك فرايند پرداخت فوق دقيق انجام شده است. تكنولوژيهاي الكتروديناميك ذره، روش پرداخت با سيال واسطه را براي ساخت قطعات مورد استفاده در وسايل اپتيكي نجومي توسعه داده است. بر خلاف ديگر روشهاي پرداخت سنتي در اين روش از يك تسمه ي قابل انطباق بر روي سطح استفاده شده است بنابراين پرداخت سطوح منحني و فرم آزاد را تسهيل مي بخشد. در حال حاضر دو نوع سيال در فرايند پرداخت با سيال واسطه استفاده ميشود. نوع اول از پودر نانو اكسيد سريم است كه در محلول مغناطيسي پودر آهن به صورت معلق است ساخته شده و براي فرايند پرداخت هرنوع جنسي اعم از شيشه هاي اپتيكي سخت و نرم و سراميكهاي شيشه اي مناسب شناخته ميشود. در نوع دوم از پودر نانو الماس به عنوان ساينده استفاده ميشود و براي پرداخت سطوحي از جنس كلسيم فلوريد، شيشه هاي IR، سيليكون سخت و پلي كريستالهاي بسيار سخت مانند سيليكون كاربايد مناسب مي باشد. از كاربردهاي ديگر اين روش، پرداخت قالبهاي شيشه اي فوق دقيق است كه در آن از روش پرداخت با سيال واسطه براي از بين بردن ناهمواريهاي بسيار ريز در سطح آن استفاده ميشود، كه ميتوان زبري سطح قالبها پس از استفاده از اين فرايند را تا چندين نانومتر كاهش داد. فرايند پرداخت با سيال واسطه كه در گذشته انجام ميشد به دليل داشتن محدوديت ها، نتايج رضايت بخشي را در زمينه ي پرداخت مواد سخت كه داراي هندسه پيچيده بودند نداشت، به ويژه فرايند ابزار دوراني كه براي رسيدن به نرخ براده برداري مناسب محدوديتهايي را داراست و اين محدوديتها هنگام پرداخت مواد سخت در بازه ي زماني محدود نقش كليدي ايفا ميكنند. در اين طرح هدف معرفي روشي براي سنگ زني سطوح با شكل هندسي آزاد با استفاده از روش مغناطيسي ميباشد. با مطالعه روش هاي ارائه شده قبلي سعي شده ضمن ارائه روش جديد مدل آزمايشگاهي ماشين مورد نظر جهت انجام فرايند جديد طراحي و ساخته شود. جهت بر طرف كردن مشكلات فرايند ذكر شده در دستگاه طراحي شده كليه محدوديت هاي مربوط به عملكرد دستگاه هاي مشابه مدنظر قرار گرفته است. در اين دستگاه جهت بهبود شرايط فرايند امكان تغيير و تنظيم دقيق سرعت دوران ابزار، فاصله ابزار تا سطح قطعه كار و امكان استفاده از ساينده هاي سخت كه داراي خاصيت مغناطيسي ميباشند وجود دارد. در طراحي اين دستگاه هدف پرداخت سطوح منحني با استفاده از سيال مگنتورئولوژيك مي باشد و در ادامه به بررسي پارامترهاي موثر بر فرايند و كيفيت قطعات سنگ زده شده پرداخته خواهد شد. د ) شرح وضعيت دانش پيشين و سابقه پيشرفت هايي كه در ارتباط با اختراع ادعايي وجود دارد. گيس (A.Geiss) و همكارانش در سال 2007 با استفاده از سيليكون كاربايد و سيليكون نيترايد كه جزء آن دسته از سراميك هايي محسوب مي شوند كه داراي بيشترين سختي و شكنندگي هستند قطعات شيشه اي فوق دقيق توليد كردند و از روش پرداخت با سيال واسطه براي از بين بردن ناهمواري هاي بسيار ريز در سطح آن بهره بردند . فرايند پرداخت با سيال واسطه كه در گذشته انجام مي شد به دليل داشتن محدوديتها نتايج رضايت بخشي را در زمينه پرداخت مواد سخت كه داراي شكل هاي پيچيده بودند نداشت . جهت بر طرف كردن مشكلات فرايند ذكر شده و بهبود شرايط فرايند امكان تغيير و تنظيم دقيق سرعت دوران ابزار،فاصله ابزار تا سطح قطعه كار و امكان استفاده از ساينده هاي سخت كه داراي خاصيت مغناطيسي مي باشند ايجاد شد. هـ) ارائه راه حل براي مشكل فني موجود همراه با شرح دقيق. در اين طرح هدف معرفي روشي براي سنگ زني سطوح با شكل هندسي آزاد با استفاده از روش مغناطيسي ميباشد. با مطالعه روش هاي ارائه شده قبلي كه به صورت مبسوط در فصلهاي اول و دوم اشاره شده است، سعي شده ضمن ارائه روش جديد مدل آزمايشگاهي ماشين مورد نظر جهت انجام فرايند جديد طراحي و ساخته شود. جهت بر طرف كردن مشكلات فرايند ذكر شده در دستگاه طراحي شده كليه محدوديت هاي مربوط به عملكرد دستگاه هاي مشابه مدنظر قرار گرفته است. در اين دستگاه جهت بهبود شرايط فرايند امكان تغيير و تنظيم دقيق سرعت دوران ابزار، فاصله ابزار تا سطح قطعه كار و امكان استفاده از ساينده هاي سخت كه داراي خاصيت مغناطيسي ميباشند وجود دارد. و ) توضيح اشكال، نقشه و نمودارها. قطعه كار قرار گرفته بر روي ميز دستگاه داراي حركت دوراني ميباشد كه بصورت مستقيم از محور موتور به محور ميز بدون اجزاي انتقال حركت به صورت مستقيم انجام ميگيرد به منظور ايجاد حركت خطي ابزار به سمت قطعه كار از سيستم انتقال قدرت پيچ و مهره ساچمه اي با دقت بالا و يك جفت ريل راهنما با كالسكه هاي متحرك دقيق استفاده شده است . اجزاي مذكور به دليل انجام عمليات سخت كاري و پرداخت دقيق بر روي آنها داراي سايش بسيار ناچيز در حين كاركرد بوده و بنابراين دقت مورد نياز و عمر مناسبي داشته و از ايجاد لقي بين اجزاي متحرك جلوگيري ميكند. اجزاي دستگاه پس از برشكاري و ماشينكاري با تلرانس هاي دقيق مطابق نقشه با اجزاي استاندارد مونتاژ شده و سيستم محرك شامل موتور ابزار گردان و سيستم انتقال قدرت، ميز دوراني و موتور مربوطه و همچنين مخزن سيال بر روي بدنه مونتاژ گرديده اند. پس از ساخته شدن اجزاء و المانهاي مكانيكي دستگاه و مونتاژ قطعات، سيستم الكترونيك جهت نمايش و مانيتورينگ سرعت هاي موتورهاي بكار رفته در دستگاه طراحي و ساخته شده است. اندازه گيري سرعت دوراني توسط انكودر حساس به نور، كه در مقابل تغيير نور دريافتي، يك پالس به مدار طراحي شده ارسال مينمايد انجام ميشود. سنسورهاي نصب شده جهت اندازه گيري سرعت دوراني نمايش داده شده است. مدار اندازه گيري سرعت دوراني از طريق كابل USB به كامپيوتر خريداري شده جهت نمايش نمودار تغييرات سرعت ها و همچنين نمايش لحظه اي سرعت اندازه گيري شده متصل ميشود. سرعت on-line و لحظه اي اندازه گيري شده و همچنين نمودار تغييرات سرعت با زمان در برنامه نوشته شده در نرم افزار Lab View قابل نمايش است. ز ) بيان واضح و دقيق مزاياي اختراع ادعايي. در اين مكانيزم قطعه كار قرار گرفته بر روي ميز دستگاه داراي حركت دوراني ميباشد كه بصورت مستقيم از محور موتور به محور ميز بدون اجزاي انتقال حركت انجام ميگيرد در نتيجه باعث كاهش ارتعاشات خود تحريك در سيستم گرديده و ميتواند باعث افزايش كيفيت ايجاد شده شود. در اين طرح با توجه به دوراني بودن محور ابزار امكان ماشينكاري و پرداخت سطوح قطعات با سطح مقطع دوار و غير دوار را امكان پذير نموده و بدين ترتيب مشكلات محدوديت هندسه قطعه كار برطرف شده است. علاوه بر مزاياي ذكر شده در بالا، بكارگيري ريل هاي راهنماي با دقت بالا و سيستم انتقال قدرت دقيق ساچمه اي علاوه بر تأثير زياد بر كاهش ارتعاشات سيستم امكان تنظيم دقيق و صلبيت بالاتر موقعيت ابزار نسبت به سطح قطعه كار را فراهم مي سازد. در اين دستگاه با توجه به جنس انتخاب شده براي بدنه ابزار ،امكان آسيب ديدن و فرسايش در حين انجام عمل براده برداري و در نتيجه تغيير ابعادي ابزار و بالطبع كاهش دقت پرداخت به حداقل رسيده است و از طرف ديگر امكان پرداخت يكنواخت تر سطح قطعه به دليل افزايش سطح تماس ابزار با قطعه كار را فراهم مي سازد. ح ) ذكر صريح كاربرد. كاربرد اين دستگاه پرداخت مدل هاي 3 بعدي، سطوح پيچيده ، منحني و حتي سطوح قطعات مينياتوري با دقت و كيفيت بسيار بالا و آسيب فوق العاده كم به سطح پرداخت شده با استفاده از سيال حاوي ذرات ساينده مغناطيسي مي باشد. ط ) توضيح حداقل يك روش اجرايي براي به كارگيري اختراع. سنگ زني قطعات مينياتوري با برجستگي هاي ظريف ادعا يا ادعاهاي اختراع