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

Effects of Machining Parameters on Cutting Force of Endmilling of Inconel 718 Using Wavy-Edge Bull-Nose Helical End-Mill under Minimum Quantity Lubrication

الملخص
هذه الورقة تحقق في تأثير متغيرات القطع: سرعة القطع ومعدل التغذية وعمق القطع، في قوة القطع الناتجة من عمليات التفريز لسبيكة الانكونيل 718. تمت عملية محاكاة أداة تفريز جانبي ذات حدود قطع حلزونية متموجة، ومستديرة حافة وجهها وهي تقوم بتفريز هذه السبيكة عند مستويات مختلفة لمتغيرات القطع، ثم التنبؤ بالمركبات السينية والصادية والعينية (FxMax, FyMax, FzMax) وكذلك المحصلة (FMax) (المتغير التابع) لقوة القطع الناتجة من هذه العملية باستخدام النموذج الميكانيكي للتنبؤ بقوة القطع، والذي تم تطويره واقتباسه من بحوث سابقة [1-3]. يقوم النموذج الميكانيكي بالتنبؤ بقوة القطع على أساس مساحة المقطع اللحظية للرائش المقطوع، والطول الفرقي للحد القاطع، كذلك يأخذ النموذج في الاعتبار تأثير استراتيجية التبريد بالسوائل القليلة (MQL) في عملية التفريز من خلال ادخال معاملات القطع، ومعاملات الحد قاطع التي تم الحصول عليهما تجريبيا واقتباسها من بحث سابق [4]. لقد تم تصميم التجارب في هذا البحث على اساس "العدد الكلي للتجارب"، كما تم محاكات النموذج الميكانيكي والتنبؤ بقوة القطع باستخدام برنامج الماتلاب. لقد أظهرت النتائج ان عمق القطع أسهم بالنسبة الأعلى (78.94%) في قوة القطع المحصلة، يليه مقدار التغذية والذي أسهم بنسبة 20.56%، ثم أخيرا سرعة القطع والتي أسهمت فقط (7.13%). كما أظهرت النتائج أيضًا أن زيادة كلا من مقدار التغذية وعمق القطع ادي الي ارتفاع مركبات القوة الثلاثة (FxMax و FyMax وFzMax) والمحصلة ، بينما ادي زيادة سرعة القطع الي انخفاض القوة بالمركبين FxMax و FyMax والمحصلة FMaxو ارتفاعها بمركب FzMax . لوحظ أيضا أن تأثير سرعة القطع قد انعكس تماما عندما ارتفع معدل التغذية الي 41 مم / دقيقة وارتفاع عمق القطع الي 25 مم، حيث انتجت سرعة القطع 93 قوة اعلي للمركب FzMax من تلك التي انتجتها 62. ان هذا يمكن تبريره بإعادة توزيع القوة على المركبات الأخرى والذي سببه التموج الحاصل في حدود قطع الأداة. الكلمات الدالة: أداة التفريز الجانبية الحلزونية والمتموجة حواف حدود قطعها، النموذج الميكانيكية للتنبؤ بقوة القطع، استراتيجية التبريد قليلة السوائل، سبيكة الانكونيل 718، متغيرات القطع
Abstract
This paper investigates effects of machining parameters: cutting speed (CS), feedrate (FR), and axial depth of cut (DC), on cutting force of endmilling of Inconel 718. A Wavy-edge bull-nose helical endmill (WEBNHE) was simulated cutting this material, at different levels of these parameters, then the maximum values of cutting force components (FxMax, FyMax, FzMax), as well as the resultant (FMax) were predicted using a mechanistic cutting force prediction model developed and cited from references [1-3]. The mechanistic model predicts the cutting force based on instantaneous cross-sectional area of the chip, and the local differential cutting-edge length, whereas minimum quantity lubrication (MQL) cooling strategy was incorporated into the mechanistic model via experimentally-identified cutting force and edge force coefficients which were identified and cited from the reference [4]. The simulated experimental runs in this research were designed based on Full-factorial principle, whereas MATLAB was used to simulate the mechanistic model and predict the cutting forces. The resultes showed that depth of cut contributed the most (by 78.94%) on the predicted resultant force (FMax), Followed by Feedrate, which contributed by 20.56%, and last was the cutting speed which contributed only by7.13%. Resultes also showned that, increasing feedrate and depth of cut resulted in increasing the three cutting force components and the resultant, Whereas increasing the cutting speed resulted in decreasing the FxMax and FyMax, but increasing the FzMax. Furthemore, by focusing on the axial force component (FzMax), it was observed that the effect of cutting speed was completelly reversed when the feedrate reached 41 mm/min and depth of cut reched 25 mm. At these conditions, cutting speed 93 produced more FzMax than 62. This can be justified by the wavy-cutting edge affecting cutting force direction