مطالعه زبری، بافت سطح و دقت ابعادی در رزوه‌تراشی گردابی پیچ از جنس آلیاژ ti6al4v

یکی از چالش‌های ساخت پیچ‌‌های ارتوپدی از جنس آلیاژ ti6al4v، نیاز به فرایند تولید سریع، مقرون به‌صرفه و با قابلیت ماشین‌کاری فلزات سخت ماشین‌کاری شونده می‌باشد. بر همین اساس، در این مطالعه سینماتیک فرایند رزوه‌تراشی گردابی جهت ساخت پیچ‌‌های ارتوپدی از جنس آلیاژ ti6al4v توسعه داده شده است و اثر پارامترهای برش بر دقت ابعادی و بافت سطح پیچ‌های ستون فقرات مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از این روش می‌توان به سرعت بالای تولید در عین حفظ دقت بسیار بالا دست پیدا کرد. به همین منظور پارامترهای اصلی فرایند شامل سرعت دورانی ابزار و نرخ پیشروی قطعه‌کار در دو سطح تغییر یافتند و در مجموع چهار نمونه ساخته شد. پارامترهای مورد بررسی شامل زبری، بافت سطح ریشه رزوه و دیواره جانبی پروفیل و همچنین اندازه زاویه رزوه بودند. نتایج نشان داد که استفاده از نرخ پیشروی بالاتر باعث زبرتر شدن سطح ریشه رزوه شده و اثر شخم‌زنی را کاهش می‌دهد. این افزایش زبری با توجه به رشد بهتر سلول‌های بافت روی سطح و افزایش استحکام پیچ در بافت استخوانی ایده‌آل بود. از سوی دیگر، افزایش سرعت برشی، علی‌رغم ایجاد بافت دندانه‌‌ای روی دیواره رزوه، به واسطه کاهش نیروی برش و حذف خرابی تاج رزوه، باعث افزایش کیفیت پیچ نهایی گردید. اثر پارامترهای برش بر اندازه زاویه رزوه با توجه به تولرانس ساخت مدنظر قابل چشم‌پوشی بود.

study of surface roughness, texture, and dimensional accuracy in thread whirling of ti6al4v screw

the production of orthopedic screws of ti6al4v alloy presents challenges due to the need for a fast, cost-effective method of cutting difficult-to-cut alloys. this study addresses these issues by determining the kinematics of thread whirling for orthopedic screws made of ti6al4v alloy and investigating the effect of cutting parameters on the dimensional accuracy and texture of spinal screws. the proposed method enables rapid production while maintaining high precision. the main process parameters, such as tool rotational speed and workpiece feed rate, were varied at two levels for a total of four samples. the output parameters included surface roughness, thread root surface texture, sidewall profile, and thread angle. the results showed that a higher feed rate produced a rougher thread root surface and a lower ploughing effect. this increased roughness was considered ideal because it promotes cell growth on the screw surface and improves screw osteointegration in bone tissue. furthermore, increasing the cutting speed, while creating a serrated texture on the thread wall, improved overall screw quality by reducing cutting force and eliminating crown thread defects. within the specified manufacturing tolerance, the effect of cutting parameters on thread angle was negligible.