مطالعه تجربي تلرانس‌هاي ابعادي و هندسي سوراخ توليدشده در فرآيند فرزكاري مارپيچ فولاد آلياژي 4340AISI

Empirical study of dimensional and geometrical tolerances in helical milling of AISI 4340 steel

توانايي ساخت يك محصول براساس فاكتورهايي همچون تلرانس‌هاي ابعادي و هندسي مورد ارزشيابي قرار مي‌گيرد. در واقع مهم‌ترين عنصر در نقشه ساخت يك قطعه صنعتي، مشخصه‌هاي تلرانسي آن است. هدف از تحقيق حاضر، مطالعه تجربي دقت سوراخ توليد شده به كمك فرآيند نوين فرزكاري مارپيچ، بر روي فولاد آلياژي 4340AISI مي‌باشد. در اين فرآيند، سوراخ توسط ابزار فرزكاري متحرك بر روي يك مسير مارپيچ توليد مي‌شود. با استفاده از اين روش، سوراخي با كيفيت بالا توليد شده و ديگر نيازي به پرداخت‌كاري (بورينگ) آن نخواهد بود. روش طراحي آزمايش‌ تاگوچي به منظور بررسي اثر پارامترهاي فرآيند فرزكاري شامل؛ سرعت برشي، نرخ پيشروي، عمق برش محوري و سختي قطعه‌كار بر روي تلرانس‌هاي ابعادي و هندسي سوراخ به كار گرفته شد. همچنين اثر استفاده از دو روش روان‌كاري با حداقل سيال برشي و فرزكاري خشك نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه روش فرزكاري مارپيچ مي‌تواند جايگزين مناسبي براي سوراخ‌كاري سنتي باشد. همچنين سرعت برشي به عنوان اصلي‌ترين پارامتر، نقش موثري بر بهبود كيفيت سوراخ توليدي داشت. از سوي ديگر روش روان‌كاري با حداقل سيال‌برشي و روغن پايه گياهي بهترين عملكرد روانكاري را در مقايسه با استفاده از روغن معدني و ماشين‌كاري خشك از خود نشان داد.

The productivity of a part is assessed based on factors such as dimensional and geometrical tolerances. In fact, tolerance features are the most important factors in shop drawing of an industrial part. The aim of the present study is to empirically investigate the precision of holes created by helical milling method on AISI 4340 alloyed steel. This method refers to creating a hole using milling tool, which moves along a helical path. By using helical milling, a high quality hole has been produced and there is no need for boring. Taguchi design of experiment was used to study the effects of process parameters including; cutting speed, feed rate, axial depth of cut and workpiece hardness on dimensional and geometrical tolerances of the created hole. In addition, effect of minimum quantity lubrication method with two different oils and dry milling methods was studied. Results showed that the helical milling can be a suitable replacement for conventional drilling. In addition, cutting speed as the main parameter had significant effect on quality improvement of the created hole. On the other hand, in the helical milling, minimum quantity lubrication method using vegetable-based oil showed the best performance compared to mineral oil or dry cutting.