International Science and Technology Journal
Published by
Under supervision of
Open Access Journal
ISSN: 2519-9854 (Online)
ISSN: 2519-9846 (Print)
A peer-reviewed and open access journal concerned with publishing researches and studies in the field of applied sciences and engineering
Effects of Cutting Parameters on Tool Wear and Chip Shape when Dry Turning 6060 Aluminium Alloy Using Different Carbide Tool Geometries
| Researcher(s): | |
|---|
| Institution: | Libyan Authority for Scientific Research: The Libyan Higher Technical Centre for Training and Production |
|---|
| Field: | التقنيات الميكانيكية و المواد الهندسية |
|---|
| Published in: | 35th volume - October 2024 |
|---|
الملخص
تقدم هذه الورقة دراسة معملية عن مدى تأكل أداة قطع المعادن وشكل الرقاقة أثناء الخراطة ((CNC Machining لسبيكة الألومنيوم 6060 بإستخدام آداة القطع التقليدية (cutting tools Conventional) وآداة القطع الماسحة (cutting tools Wiper) في ظل ظروف القطع الجاف. تهدف الورقة بشكل أساسي لدراسة مدى تأثير مدخلات عملية الخراطة والتي تشمل سرعة القطع ومعدل التغذية وعمق القطع ونوع آداة القطع على مخرجات العملية والمتمثلة في شدة تآكل آداة القطع (Tool wear) وشكل الرقاقةChip shape) ). تم تطبيق منهجية تاقوتشتي(Taguchi L9) لتنفيذ الجانب العملي من هذه الدراسة، مع إستخدام البرنامج الإحصائي Minitab 20 لتحليل البيانات بواسطة(ANOVA) . أظهرت النتائج أن الظروف المثلى لتحقيق أقل قيمة لمتوسط تآكل أداة القطع(Tool Wear) هي عند سرعة القطع 1000 لفة في الدقيقة، ومعدل التغذية 0.1 مم/دورة، وعمق القطع 0.5 مم، عند إستخدام آداة القطع (cutting tools Wiper). أشارت النتائج كذلك الى أن العامل الرئيسي الذي ساهم في تقليل تآكل آداة القطــع هو سرعة القطع يليها معدل التغذية، بنسبة مساهمة مئوية تبلــغ 54.75% و37.67% على التوالي. وهذا يؤكد العلاقة الطردية بين سرعة القطع وتآكل آداة القطع. بالإضافة إلى ذلك، أظهرالبحث أن عمق القطع Depth of cut ونوع آداة القطع type Tool كان لهما تأثير ضئيل على تآكل آداة القطع. رغم أن جميع أدوات القطع المستخدمة في هذه الدراسة مصنوعة من نفس المادة مع أختلاف في شكل حافة القطعTool geometries إلا أن آداة القطع الماسحة (cutting tools Wiper) أظهرت تآكلًا محدودًا عند سرعة القطع القصوى مقارنة بآداة القطع التقليدية (cutting tools Conventional). أنتجت جميع إختبارات الخراطة رقائق ملتفة طويلة غير منتظمة ومستمرة في بداية عملية القطع، وتتغير بعد ذلك من شكل مجعد إلى شكل يشبه الخيط تلتف حول آداة القطع والمشغولة في نهاية الإختبار. وفي الوقت نفسه، وجد أن جميع جميع مدخلات العملية (السرعة ، معدل التغذية، وعمق القطع، ونوع آداة القطع وشكل حافة القطع) لهم تأثير طفيف على شكل الرقاقة الناتجة من عملية الخراطة لسبائك الألومنيوم 6060 تحت ظروف القطع الجاف.................
الكلمات الدلالية:...... القطع الجاف، سبيكة الألومنيوم 6060، آداة القطع الكربيدية التقليدية، آداة القطع الكربيدية الماسحة، تأكل آداة القطع، شكل الرقاقة الناتجة من عملية الخراطة.
Abstract
This study presents an experimental investigation of tool wear and chip shape after turning 6060 aluminium alloy using wiper and conventional cutting tools under dry cutting conditions. The influence of parameters such as cutting speed, feed rate, depth of cut, and tool type on tool wear and chip shape were examined. A Taguchi L9 orthogonal array was employed to optimise the cutting parameter, and the effect of each parameter on tool wear was determined using analysis of means (ANOM) and analysis of variance (ANOVA). It was found that a combination of a cutting speed of 1000 rpm, feed rate at 0.1 mm/rev, and depth of cut of 0.5 mm achieved minimal tool wear when dry turning 6060 aluminium alloy using wiper tools. Also, the ANOVA indicated that the main factor contributing to lower tool wear was cutting speed followed by feed rate, with percentage contribution ratios (PCRs) of 54.75% and 37.67% respectively. This confirms that the relationship between cutting speed and tool wear is proportional. Additionally, the ANOVA results demonstrated that the depth of cut, and tool type had little impact on tool wear. Although the wiper and conventional tools are made of similar material with different nose geometries, the wiper insert showed limited abrasion at the higher cutting speed compared to the conventional one. All turning tests produced long irregular continuous curled chips at the beginning of the cutting process, which then changed from the curled to a string-like shape wrapped around the insert tip and the machined part at the end of the turning process. Meanwhile, all the cutting parameters were found to have only a minor impact on chip shape when dry turning 6060 aluminium alloy...............
Keywords: ..........Dry turning, 6060 aluminium alloy, wiper and conventional coated carbide tools, tool wear, chip shape.