بررسي اثرات سختي قطعه كار و پارامترهاي برش بر زبري سطح و نيروي ماشين‌كاري در فرآيند سوراخ‌كاري با استفاده از سيال برشي پايه گياهي

Evaluation of workpiece hardness and cutting parameters effects on cutting force and surface roughness in drilling using vegetable-based cutting fluid

فولاد 4340 AISI يك فولاد كم آلياژ با استحكام كششي بالا است كه كاربردهاي متعددي در صنعت دارد. ماشين‌كاري اين فولاد به دليل داشتن خواص ويژه‌اي مانند سرعت انتقال حرارت پايين و تمركز حرارت در موضع برش همواره با مشكلاتي همراه است. از اين‌رو استفاده از سيال‌هاي برش در ماشين‌كاري اين فولاد اجتناب‌ناپذير است. از سوي ديگر، مشكلات زيست‌محيطي كاربرد روا‌ن‌كارهاي معدني، صنايع را به استفاده از روغن‌هاي زيست‌سازگار سوق داده است. از جمله‌ي اين سيال‌هاي برش، روغن‌هاي پايه گياهي هستند. هدف از انجام اين پژوهش، بررسي فرآيند سوراخ‌كاري فولاد آلياژي 4340 AISI در حضور روا‌ن‌كاري نيمه‌خشك و با استفاده از روغن پايه گياهي سويا است. بدين منظور پارامترهاي فرآيند سوراخ‌كاري شامل پيشروي و سرعت برشي در سه سطح و سختي قطعه‌كار در دو سطح انتخاب گرديد. در مجموع تعداد 18 آزمايش توسط ابزار مته كاربيدي پوشش‌دار صورت گرفت. نتايج نشان داد كه روغن پايه گياهي به خوبي مي‌تواند در فرآيند سوراخ‌كاري با استفاده از روش روا‌ن‌كاري نيمه‌خشك مورد استفاده قرار گيرد. همچنين پيشروي مهم‌ترين عامل در تعيين نيروي برش و زبري سطح بوده و افزايش آن باعث بالا رفتن نيروي برشي و بدتر شدن كيفيت سطح شد. در ضمن سختي قطعه كار تاثير قابل‌ملاحظه‌اي را بر اندازه ي زبري سطح نشان داد.

AISI 4340 steel is a low alloy steel with high tensile strength that has numerous applications in industry. Machinability of this alloy steel is difficult due to its low heat conduction and high heat concentration in cutting zone. Therefore, use of cutting fluids in machining of this steel is inevitable. On the other hand, environmental problems of using mineral lubricants lead industries to use of biodegradable oils such as Vegetable-based cutting fluids. The aim of this study is to investigate the drilling of AISI4340 alloy steel in presence of semi-dry lubricant using soybean vegetable-based oil. For this purpose, drilling parameters including feed rate and cutting speed at three levels and workpiece hardness at two levels were chosen. Totally 18 experiments were carried out using coated carbide drill. Results revealed that vegetable-based oil can be used effectively in drilling using a semi-dry lubrication method. In addition, feed rate was the most effective parameter on cutting force and surface roughness and by increasing it, the cutting force increased, and the surface quality deteriorated. Also, workpiece hardness showed significant effect on surface roughness.