مطالعه تجربي زبري سطح و عرض پليسه در فرآيند ميكروفرزكاري آلياژ تيتانيوم

Experimental study of surface roughness and burr width in micromilling of titanium alloy

ميكروفرزكاري يكي از فرايندهاي ساخت قطعات مينياتوري است. به دليل خواص منحصر به ‌فرد آلياژ Ti6Al4V، مانند مقاومت در برابر اكسيداسيون، خستگي، خوردگي و همچنين كاربرد آن در صنايع حساس، در اين تحقيق به مطالعه‌ زبري و عرض پليسه تشكيل شده در فرآيند ميكروفرزكاري اين آلياژ پرداخته مي‌شود. پارامترهاي ماشين‌كاري از جمله سرعت اسپيندل، نرخ پيشروي و عمق برش محوري به عنوان ورودي‌هاي فرايند در نظر گرفته شدند. آزمايش‌ها در حضور دو سيستم روان‌كاري تَر و نيمه‌خشك انجام گرفت. ابزار ميكرو به كار رفته در آزمايش‌ها نيز، فرز انگشتي كاربايدي سرتخت به قطر 5/0 ميليمتر با روكش TiAlN بود. به منظور طراحي و تحليل نتايج، از روش تاگوچي استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه سرعت برشي و نرخ پيشروي به ترتيب، موثرترين پارامترها روي زبري سطح و اندازه پليسه در ميكروفرزكاري آلياژ تيتانيوم بودند و افزايش هر دوي آن‌ها، موجب كاهش مقدار زبري و عرض پليسه شد. همچنين روان‌كاري نيمه‌خشك عملكرد بهتري روي كيفيت سطح قطعات ميكروفرزكاري داشته است و اين تاثير در سرعت‌هاي برشي و عمق‌هاي برش بالا برجسته تر بود. در نهايت بهترين شرايط كيفيت سطح در هنگام استفاده از سيستم روان‌كاري نيمه خشك و در شرايط سرعت اسپيندل 30000 دور بر دقيقه، پيشروي 8/0 ميكرومتر بر لبه برنده و عمق برش 60 ميكرومتر حاصل شد.

Micromilling is a machining process in manufacturing of the miniature parts. Because of high oxidation and corrosion resistance, high fatigue strength and application of Ti6Al4V in hi-tech industries, in this paper surface roughness and burr formation in micromilling of this alloy have been investigated. Cutting parameters including spindle speed, feed rate and axial depth of cut have been considered as input parameters of tests. Experiments have been performed for two cases: a) in presence of the minimum quantity lubrication and b) wet conditions. Carbide micro-end mill tool of diameter 0.5 mm and TiAlN coating were used. The Taguchi experimental design method has been used to design and analyze the results. Results showed that the spindle speed and feed rate were the most effective parameters on the surface roughness and burr width of titanium alloy, respectively. Also, by increasing both of these parameters, surface roughness and burr width were decreased. In addition, application of minimum quantity lubrication technique significantly improved the surface quality, and was more effective in upper levels of spindle speed and axial depth of cut. Finally, the best surface quality was attained in spindle speed of 30000 rpm, feed rate of 0.8 ?m/tooth and cutting depth of 60 ?m.