المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

Investigating the efficiency of minimum quantity lubrication and emulsion cooling strategies in end-milling of Inconel 718 using wavy-edge bull-nose helical endmill

الملخص
هذه الورقة تحقق في كفاءة تطبيق استراتيجيتي التبريد بأقل سوائل، والتبريد بالزيوت المستحلبة، في عملية التفريز لسبيكة الانكونيل 718 باستخدام أداة تفريز جانبي ذات حدود قطع حلزونية ومتموجة، ومستديرة حافة وجهها. تم تطوير نموذج ميكانيكي ليحاكي عملية التفريز ويتنبأ بمركبات ومحصلة قوة القطع الناتجة منها تحت كلتا الاستراتيجيتين. تم تنفيذ مجموعة من عمليات التفريز للتحقق من كفاءة عمل النموذج الميكانيكي، وكذلك لحساب معاملات القطع ومعاملات الحد القاطع اللتان تعملا علي دمج استراتيجيتي التبريد في النموذج الميكانيكية. تم التنبؤ بمركبات ومحصلة قوي القطع لكلتا الاستراتيجيتين، ثم مقارنتهما مع بعضهما، ومع نظائرهم من المركبات التي تم الحصول عليها بالقياس من خلال عمليات التفريز بنفس الاداة. أظهرت النتائج دقة وكفاءة عالية للنموذج الميكانيكي من خلال التوافق الجيد بين مركبات قوة القطع العملية وتلك التي تم التنبؤ بها لكلتا الاستراتيجيتين. النتائج أظهرت كذلك ان استراتيجية السوائل الأقل تولد قوة قطع اقل من التبريد بالزيوت المستحلبة. إضافة الي ذلك، التحقيق اظهر كذلك ان تطبيق استراتيجية السوائل الأقل نتج عنها تحسن كبير في الإنتاجية وقابلية تشغيل هذه السبيكة. استنتج من الدراسة ان استراتيجية التبريد بالسوائل الأقل تلبي الاحتياج الي التشغيل الصديق للبيئة وهي بديل منافس لتقنية التبريد بالزيوت المستحلبة التقليدية.
Abstract
This paper investigated the efficiency of applying minimum quantity lubrication (MQL) and emulsion (EM) cooling strategies in end-milling of Inconel 718 using a wavy-edge, bull-nose, helical end-mill (WEBNHE). A mechanistic cutting force model was developed to predict cutting force components and the resultant cutting force of this end-milling process under the cooling strategies. Experiments were conducted to calculated cutting force and edge force coefficients, which incorporated the cooling strategies in the mechanistic model, and to validate the mechanistic model. Cutting force components of both cooling strategies were predicted and compared to each other, and then compared to experimental counterparts. Results showed that predicted cutting force components and the resultant cutting force of both strategies were in good agreement in shape and magnitude with their measured counterparts. Results also showed that end-milling under MQL generated lower cutting force comparing to EM. Moreover, the investigation showed that applying MQL has also improved the productivity and machinability of Inconel 718. Consequently, MQL, meets the demand for cleaner machining of this metal, and serves as an effective and efficient alternative to EM.