توسعه ابزار برشي جديد با تغيير بافت سطح به منظور افزايش كارايي فرآيند ماشين كاري

Development of a new cutting tool by changing the surface texture for increasing the machining performance

فرآيندهاي ماشين كاري يكي از مهمترين روش هاي توليد قطعات صنعتي است. در اين نوع از فرآيندها اصطكاك در سطح تماس ابزار-براده يكي از فاكتورهاي اثرگذار بر كيفيت سطح نهايي قطعه كار است. گرماي توليد شده بر اثر اصطكاك، مكانيزم سايش را قوت بخشيده و سرعت سايش لبه برش را افزايش مي دهد و موجب كاهش كيفيت سطح مي شود. استعداد بالاي تشكيل براده با لبه انباشته در ماشينكاري آلومينيم تاثير نامطلوبي بر كيفيت سطح نهايي اين گونه قطعات دارد. پژوهش حاضر به منظور بهبود شرايط روانكاري-خنك كاري در ماشين كاري آلومينيم آلياژي 6061، به توسعه ابزار جديد با ايجاد ميكروشيارهايي بر روي سطح ابزار با هدف بهبود انتقال سيال برش به منطقه ماشين كاري و كاهش اصطكاك سطح ابزار-براده پرداخته است. دو ميكروشيار يكي موازي و ديگري عمود بر لبه برش توسط فرآيند ماشين كاري ليزر بر روي سطح ابزار ايجاد شده اند. با تغيير پارامترهاي ماشين كاري (سرعت برش، پيشروي و عمق برش) و نحوه عرضه سيال به منطقه ماشينكاري، قطعات تراشكاري شدند. نتايج حاصل از زبري سنجي همراه با تصاوير تهيه شده از سطح قطعه كار با ميكروسكوپ الكتروني روبشي و ميكروسكوپ نوري نشان داد كه وجود ميكروشيارها شرايط انتقال سيال برش به منطقه ماشين كاري را بهبود بخشيده و تاثير آن به وضوح در كاهش زبري سطح قابل مشاهده است. مقايسه نتايج حاصل از دو نوع ميكروشيار، نشان داد كه راستاي شيارها يكي از مهمترين پارامترها در طراحي آنها است بنحوي كه بافت عمود بر لبه برش نه تنها موجب بهبود كيفيت سطح ماشين كاري شده نمي شود بلكه زبري سطح را نسبت به حالت استفاده از ابزار معمولي افزايش مي دهد.

Machining processes are the most important method used in production in the industry. In these processes, the friction in tool-chip surface during the machining is one of the affecting factors on surface quality of work piece. The generated heat by friction augments the tool wear mechanism and increases the wear rate of cutting edge, which leads to reducing surface quality. The high ability of aluminum to built-up edge formation during machining has the undesirable effect on the surface quality. In the present study in order to improve the cooling-lubrication conditions in machining of 6061 aluminum alloy, a new cutting tool created with micro-grooves on its rake face was developed to improve the cutting fluid transfer to machining zone and reduce the friction between tool-chip surfaces. Two types of micro-grooves have been created by laser machining process. Specimens by changing the machining parameters and types of the applied cutting fluid to machining zone were machined. The experimental results obtained from surface roughness survey and prepared images of work piece surface by scanning electron microscope (SEM) and optical microscope showed that by creating the micro-grooves, the delivery conditions of cutting fluid to machining zone has improved and its effect on reduction of surface roughness is clearly visible. By comparison of the results of two micro-grooves it was shown that direction of grooves is the most important parameter in its design, so that the perpendicular texture not only improves the surface quality but also increases the surface roughness compared to non-texture tool.