بررسي ميزان تاثير اندازه ابزار و نرخ پيشروي بر عمر ابزار در فرزكاري سرعت بالاي آلياژ تيتانيوم(Ti-6Al-4V)

An Investigation of Effects of Tool size and Feed rate on Tool life in High Speed Milling of Ti-6Al-4V alloy

انتخاب جنس و اندازه ابزار و همچنين تعيين پارامترهاي ماشين‌كاري همواره يكي از چالش‌هاي پيش رو در عمليات ماشين‌كاري به ويژه در ماشين‌كاري سرعت بالا مي‌باشد. در اين تحقيق تاثير يكي از پارامترهاي مهم ماشين‌كاري يعني نرخ پيشروي و اندازه ابزار بر طول عمر آن، در ماشين‌كاري آلياژ تيتانيوم (Ti-6Al-4V) با سرعت بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. سرعت ماشين‌كاري با مقدار ثابت 200m/min، نرخ پيشروي مقاديرmm/tooth 0.03، 0.06 و عمق بار محوري و شعاعي به ترتيب5 mm و 1.5 mm به عنوان پارامترهاي ماشين‌كاري در نظر گرفته شده است. ابزارهاي برش از جنس كاربيد تنگستن با پوشش دو لايه TiALN+TIN در دو اندازه متفاوت در عمليات ماشين‌كاري به كار گرفته شد. در حين عمليات ماشين‌كاري آستانه فرسايش(VB) ابزارها كنترل و توسط ميكروسكوپ، اندازه‌گيري و ثبت شد. نتايج نشان داد هنگامي كه عمليات ماشين‌كاري با ابزار اندازه كوچك‌تر انجام گرفت، در هر دو نرخ پيشروي انتخابي علاوه بر سايش تدريجي، كندگي‌هايي نيز در نوك ابزار مشاهده گرديد. همچنين حين استفاده از ابزار با اندازه كوچكتر افزايش نرخ پيشروي تاثير بيشتري بركاهش طول عمر ابزار نسبت به ماشين‌كاري سرعت بالا با ابزار اندازه بزرگتر دارد. كاهش نرخ پيشروي به ميزان 50 درصد باعث افزايش 200 درصدي طول عمر ابزار با اندازه كوچكتر گرديد.

Selecting tool materials, tool sizes and determining the cutting parameters presents a great challenge in machining operations especially in high speed machining processes. In this study effect of feed rate which is one of the important machining parameters and tool size on tool life in high speed machining of Ti-6Al-4V alloy were investigated. Fixed cutting speed of 200 m/min, feed rate of 0.03 and 0.06 mm/tooth together with axial cutting depth of cut 5.0 mm, and radial cutting depth of cut 1.5 mm were employed as the cutting parameters. TiAlN + TiN coated tungsten cemented carbide insert in two different sizes was used during machining operations. Flank wear land measurement was taken by using a toolmakers’ microscope and recorded accordingly throughout the machining processes. The results showed during the machining employing both feed rate and using smaller tool size chipping occurred on the tool nose along with gradual tool flank wear. Also by increasing the feed rates utilizing the smaller size of tool highly affected tool life compared to employing the larger one during the high speed machining operations. Reducing the feed rate by 50 percent increased the tool life of smaller tool size by 200 percent.