تاثير استراتژي‌هاي مختلف فرزكاري روي ميكروسختي نوعي سطح انحنادار

Investigation of milling strategies effect on microhardness of a typical curved surface

استفاده از سطوح پيچيده در صنايع گوناگون از جمله هوافضا و قالب‌سازي، رو به گسترش است. براي فرزكاري چنين سطوحي، توجه به فاكتورهايي از قبيل نوع استراتژي و پارامترهاي ماشين‌كاري كه همگي روي قابليت ماشين‌كاري تاثيرگذار هستند، امري ضروري است. از اهداف اين تحقيق، بررسي تاثير استراتژي‌هاي مختلف و نيز پارامترهاي مختلف ماشين‌كاري روي ميكروسختي سطح نوعي سطح انحنادار (محدب) از جنس فولاد ضد زنگ 4903/1 است. ابزار بكار رفته، فرز انگشتي سركروي با روكش TiN و استراتژي‌هاي استفاده شده، چهار روش خطوط موازي، آفست سه‌بعدي، مارپيچ و شعاعي مي‌باشند. طراحي و تحليل آزمايش‌ها با استفاده از روش تاگوچي انجام گرديد. پارامترهاي ورودي شامل سرعت برشي، نرخ پيشروي و فاصله بين مسيرهاي ابزار بودند. پس از انجام آزمايش‌ها، سختي لايه سطحي نمونه‌هاي فرزكاري شده اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد كه مسيرهاي مختلف ابزار تاثير متفاوتي روي ميكروسختي سطح فرزكاري دارند. فارغ از شرايط برش، سختي بعد از فرآيند، در تمامي استراتژي‌ها از سختي اوليه قطعه‌كار بيشتر بود. استراتژي مارپيچ داراي بيشترين و استراتژي شعاعي داراي كمترين مقدار سختي بودند. علاوه بر اين، افزايش نرخ پيشروي، سرعت برشي و فاصله بين مسيرهاي ابزار، سختي را افزايش داد و فاصله بين مسيرهاي ابزار كمترين اثر را روي سختي داشت. بيشترين مقدار سختي نيز در شرايط سرعت برشي 180 متربردقيقه، نرخ پيشروي 18/0 ميليمتربردندانه و فاصله بين مسير ابزار 7/0 ميليمتر گزارش شد كه افزايش 56% را نشان مي‌داد.

Employing complex surfaces in different industries such as aerospace and die and mold is increasing. For milling of such surfaces, taking factors such as strategies and machining parameters which affect the machinability into consideration is necessary. The objective of this study is to investigate the effect of different strategies and machining parameters on microhardness of a typical curved surface (convex) of stainless steel 1.4903. The cutting tool used in this study was ball nose end mill coated TiN and the strategies employed were Raster, 3D-offset, Spiral and radial. Design of experiments was done using Taguchi method. The input parameters were cutting speed, feed rate and step over. After conducting experiments, surface layers hardness of milled samples were measured. The results showed that various tool paths have different influence on microhardness of milled surfaces. Regardless of cutting condition, surface hardness after machining in all strategies was more than the primary hardness of the workpiece material. Spiral strategy provided the maximum hardness and radial strategy the minimum hardness. In addition, increasing the feed rate, cutting speed and step over, increased surface hardness and step over had the least influence on hardness. The maximum hardness magnitude was reported in cutting speed of 180 m/min, feed rate of 0.18 mm/tooth and step over of 0.7 mm which shows 56 % increase.