Efficiency investigations of textured cutting tools in orthogonal cutting of Ti6Al4V alloy: a numerical approach

Tekstürlü kesici takımların Ti6Al4V alaşımının ortogonal kesilmesindeki etkinliğinin araştırılması: nümerik bir yaklaşım

Abstract

This paper investigates efficiency of micro-textured cutting tools in dry orthogonal turning of Ti6Al4V alloy using 2D numerical analysis. For this purpose, micro-grooves at different sizes were generated on rake face of cutting tools. Then, orthogonal cutting simulations were conducted using different tool rake angle values. Contact length at tool-chip interface, cutting force and force ratio results were evaluated focusing on performance of micro grooves. The aim was to improve process efficiency and minimize negative environmental impacts by contributing knowledge in development of textured cutting tools. The simulation results revealed that decreased forces, force ratio and contact length is possible with use of textured cutting tools. However, improper selection of texture parameters may cause adverse effects such as increased friction. Accordingly, efficiency of micro-grooves relies on both, groove size and rake angle.

Özet

Bu araştırma, mikro textürlü kesici takımların Ti6Al4V alaşımının kuru ortogonal kesilmesindeki etkinliğini, 2D nümerik analiz yöntemi kullanarak incelemektedir. Bu maksatla, farklı boyutlardaki mikro kanalları, kesici takımların talaş yüzeyi üzerinde oluşturulmuştur. Bunun üzerine ortogonal kesme simülasyonları, farklı talaş açısına sahip takımlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Takım-talaş ara yüzündeki temas mesafesi, kesme kuvvetleri ve kuvvet oranı sonuçları, mikro kanalların performansına odaklanılarak değerlendirildi. Amaç, tekstürlü kesici takımların geliştirilmesindeki bilgi birikimine katkı sağlayarak, proses veriminin arttırılması ve negatif çevresel etkilerin minimize edilmesidir. Simülasyon sonuçları, tekstürlü kesici takımların kullanımı ile daha düşük kesme kuvvetleri, kuvvet oranı ve temas mesafesi elde etmenin mümkün olduğunu göstermiştir. Ancak, tekstür parametrelerinin hatalı seçimi, artan sürtünme gibi, ters etkilere de neden olabilmektedir. Buradan hareketle, mikro kanalların etkinliğinin hem kanal boyutuna hem de talaş açısına bağlı olduğu söylenebilir.