investigation of nitriding effect on cutting vibration of indexable end mill during the straight groove

End-milling is a cutting technology that removes material from machined workpieces by end mill and is widely used to manufacture parts. also, nitriding is a surface hardening process with a lot of effects on mechanical properties like damping ratio. this study investigated the effect of gas nitriding on a nitrided end mill in comparison with an unnitrided end mill and showed a 22 and 23 percent decrease on average in peak values and root mean square values respectively. this improvement can be a result of increasing damping ratio or stiffness or two parameters simultaneously. in the next step, modal analysis was carried out on two nitrided and unnitrided samples, and the damping ratio and natural frequency were measured by constant young modulus and showed a 14 percent increase in damping ratio without any significant change in natural frequency. moreover, by modeling and analyzing the 3d model of indexable end mills it was verified that nitriding can have a 3 percent effect on increasing natural frequency at maximum. as a result, it concluded that the reported vibrational improvement of nitrided indexable end mill was due to improving damping ratio of steel not increasing natural frequency. in this regard, nitrided indexable end mills lead to improvement in machining efficiency, reducing energy consumption, manufacture of high-quality parts and it will ultimately reduce costs.

بررسی تاثیر فرآیند نیتراسیون بر رفتار ارتعاشی فرز انگشتی قابل تعویض در عملیات شیارزنی مستقیم

فرزکاری انگشتی یک فناوری برش است که با استفاده از فرز انگشتی، مواد را از قطعه کار حذف می‌کند و به طور گسترده در تولید قطعات به کار می‌رود. از سوی دیگر، نیتریده کردن یک فرآیند سخت‌کاری سطحی است که تاثیرات زیادی بر خواص مکانیکی، از جمله نسبت میرایی، دارد. در این مطالعه، اثر نیتریده کردن گازی بر فرز انگشتی نیتریده‌شده در مقایسه با نمونه نیتریده‌نشده بررسی شد. نتایج نشان داد که مقدار پیک ارتعاش و مقدار میانگین مربعات (rms) به ترتیب 22 و 23 درصد کاهش یافته است. این بهبود می‌تواند ناشی از افزایش نسبت میرایی، افزایش سختی یا ترکیبی از هر دو عامل باشد. در مرحله بعد، تحلیل مودال بر روی دو نمونه نیتریده و نیتریده‌نشده انجام شد و نسبت میرایی و فرکانس طبیعی با فرض ثابت بودن مدول یانگ اندازه‌گیری گردید. نتایج نشان داد که نسبت میرایی 14 درصد افزایش یافته است، بدون تغییر قابل‌توجهی در فرکانس طبیعی. علاوه بر این، با مدل‌سازی و تحلیل سه‌بعدی فرزهای انگشتی قابل تعویض مشخص شد که نیتریده کردن می‌تواند حداکثر 3 درصد بر افزایش فرکانس طبیعی تاثیر بگذارد. در نتیجه، بهبود ارتعاشی مشاهده‌شده در فرزهای انگشتی نیتریده‌شده، عمدتاً به دلیل افزایش نسبت میرایی فولاد بوده و نه افزایش فرکانس طبیعی. بر این اساس، استفاده از فرزهای انگشتی قابل تعویض نیتریده‌شده منجر به بهبود کارایی ماشین‌کاری، کاهش مصرف انرژی، تولید قطعات باکیفیت‌تر و در نهایت کاهش هزینه‌ها خواهد شد.