بررسي تجربي زبري سطح حاصل از ميكروفرزكاري آلياژ Ti6Al4V تحت شرايط روان-كاري و خنك‌كاري مختلف

An experimental investigation of surface roughness produced by micromilling of Ti6Al4V alloy under different lubrication and cooling conditions

ميكروفرزكاري روشي مناسب به منظور ساخت قطعات مينياتوري با هندسه سه بعدي پيچيده است. اين روش كاربرد بسياري در توليد قطعات ميكرو در تجهيزات پزشكي دارد. آلياژهاي تيتانيومي به دليل نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاومت به خوردگي عالي و همچنين زيست‌ سازگاري مناسب، به صورت گسترده در كاربردهاي پزشكي استفاده مي‌شوند. به دليل ساخت قطعات ميكرو در ايمپلنت‌ها و تجهيزات پزشكي، مطالعه و بررسي ميكروفرزكاري آلياژهاي تيتانيومي اهميت بسياري يافته است. در اين مطالعه نيز زبري سطح حاصل از فرآيند ميكروفرزكاري در آلياژ Ti6Al4V مورد بررسي قرار گرفته است. سرعت دوراني اسپيندل، نرخ پيشروي و عمق برش محوري به عنوان متغيرهاي برش در نظر گرفته شدند. عمليات ميكروفرزكاري تحت سه سيستم روان كاري و خنك‌كاري مختلف مشتمل بر حالت‌هاي خشك، تر و حداقل سيال برشي انجام يافت. ابزار فرز انگشتي كاربايدي سرتخت به قطر 5/0 ميلي متر با روكش TiAlN استفاده شد. از روش تاگوچي براي طراحي و تحليل آزمايش استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه زبري سطح در حضور سيستم حداقل سيال برشي، كمترين مقدار را دارد. همچنين مستقل از نحوه‌ي روان‌كاري و خنك‌كاري، افزايش سرعت برشي و نرخ پيشروي، زبري سطح را كاهش داد. مينيمم زبري سطح بدست آمده برابر با nm 118 بوده كه در شرايط سرعت دوراني rpm30000، پيشروي 8/0 ميكرومتر بر لبه برنده و عمق برش 60 ميكرومتر حاصل شده است.

Micromilling is a suitable method for fabrication of miniature parts with 3D complex geometries. This method has wide applications in fabricating of medical micro tools. Titanium alloys were used in medical applications extensively due to their high strength-to-weight ratio, corrosion resistance and biocompatibility. Owing to the fabricating of micro parts in implants and medical tools, studying the micromilling of titanium alloys becomes more important. In this study, the surface roughness produced by micromilling of Ti6Al4V alloy is investigated. Spindle speed, feed rate and axial depth of cut have been considered as cutting parameters. Micromilling has been done with three lubricating and cooling conditions: dry, wet and minimum quantity lubrication (MQL). TiAlN coated carbide micro-end mill tool with the diameter of 0.5mm were used. Taguchi method has been used to design and analyze the experiments. The results showed that the surface roughness is minimized by the use of the minimum quantity of lubricant. Surface roughness decreased with the increase in cutting speed and feed, regardless of the lubrication and cooling condition. The minimum surface roughness was 118 nm in the condition of spindle speed= 30000 rpm, feed rate= 0.8 µm/tooth and depth of cut= 60 µm.