˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of ti–6al–4vali davoudinejad, elio chiappini, stefano tirelli,...
TRANSCRIPT
![Page 1: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/1.jpg)
2351-9789 © 2015 The Authors. Published by Elsevier B.V. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).Peer-review under responsibility of the NAMRI Scientific Committeedoi: 10.1016/j.promfg.2015.09.037
���������������� ����� ���� �� �������������
��� ����� ������������������������� �������������
��������������������
���������� ���
�����������
�����������
�����������
��������������
�
�
������������������� �����������������������������������������������������������������
�
�� ���������!"�����#������$��$���������%������&�
'��&����(����)��*�����&���
�
�������
������������ ��������������������������������� �� ������������������� ������������������������������
��������� ���� ��� ���� �������������� ����� ������������ ��������� ���� ���� �������� �� ����� ���� � �� �����
��������������� ���������������������������!�������������������������������"� ��������� ���������#$%��
������ �������� ���������� ��� ��������� ������������������ �������� ���������� �������� ���"��������
�&����� ������'�����������&����� �������'������������������ ��"������""�����"�������������������� ���
����� ��� ������"������� ������� ��� ���������"������������ ������������������������ ������� ���������
&��������������� �������(������ ���������������������������&����� ��������"������������(������ ����
����� � � ���� ����� �� � �� ��� � ���� ������ ���� ����� "��� �������� �� ���� ������ ��� ����� �� ������ ����
���������#$%��������������������������������������"������� �� ���������� ��� �������� �������� ��
� ������������� �������������""��� ����� ��������"����������� ����� �"��)�� ���� �����������! ����� ��
��� �������� ���! ���������
�
����������������� ������� ���� ���������������������������������������������� ����
�� �����������
*��������������������"����� �������������������+�����,����� ���������������������� ��������������
������� ������ ���������������� ������(����� ���������� �������� ����� ��&����������&��������!����������
������� "��� �� ������ �� ��� �"� ���������� �� � �� ������� �������� � � ������� �� �"������ �� �������� ���
%���� �&�������"�+�����,����� ��������(�����������������������&������� ��������������������������� ����
��� ��� ����� �������������� ���� ��������� � �� ���� �������� �� ����� ���� �"� ����� ���������� ������ ������
�(�������� ����� ������������� ��� ���� ���������� � ���"���� �-�� �� ��� ����� .//0��� %� �� ������������
���"�������(������ �������������������� ����������� �&�������"�+�����,����� ������������������ �����
����������� �"������ ���������"����(������&������� � ������� ������������������ ������� ����1����� �
��������.//0���� ��(������ �������������"�����������������������������"��� �������� ����&�����"�� �������
Procedia Manufacturing
Volume 1, 2015, Pages 728–739
43rd Proceedings of the North American Manufacturing ResearchInstitution of SME http://www.sme.org/namrc
![Page 2: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/2.jpg)
�
�
�������""��� ������������������������������� �����"���� ����"�� �� � ��� ������'������ ���&��� ���
&�� 2�������� ����� 3�������� � �23�� ��� ���� � �������� �� � �� ���� �""����� �"� �� 3���� 1����� ���
������� �� �31��� � � ���� ������ ����� � ���������� �*��� �� ��� ����� ./40��� � ������ ������ ������� ��
����� �&�������������"������&���������������./44������������������"����������� � �������������������
������ �"� ����� �� ���� �)���� � ������ � ����� ����� ��������� ����� �� �521�� � �� ������ ��� ����� ��� � ��
����� �� ��������� � ��� � ��������� �� ���� ����� � ������� � � ����� � �� �������� ���� ����� � � ��� ��
����� �� ��������� 6 ��������� �� � � ������ ����� � �� ���� ��������� ����� ��� ���������� ���������
����� � ��� �� �� &�� � �� ������� ��� � ������� ����� �&������ �*� � ��� ����� ./4/��� �*� � ��� ����� .//7��
���"������ ������ ��������� ����� � �� �8�%�� � �� ��&���� ����� � �� ��� ����� �� ���� ����� ��"�� � �� ����
��������� ���� ��� ���������� ����� ����� ����������������� �� ��� �"��� �� ������ ������ � ���������� �� ���
� ������������ ��"�9������� �������� ������&�� �������� ������� ���"� ���������������� ����������"���
����������������������� �� ��������������������������� ����� �������� ������:����;�� ��'��&� ���.//7���
�� ��&����"����������� �� � �������������������"���)���� ������ ��������� �� "������� ������� � ��� ��
��������� �� ����� ����� ����� ���� � �� ������ ����� ���� ��� �� �� ���� ��� �"��� �� ����� ��� ���
�� ���������������.//<���-���� �������������./44���=�� �� ���������.//7���1� ������ �� ���������
������ ��������� ������� ��"������(�� �� ������������(������ ����� �� ���������������;����������� ��
�� ����� �� � �� ��� ������� ���� ����� �����&��� ����� ��������� � �� ���������� ������ �� � �� ��������� �
���� �)�����"������ � ���� ��� ���;���(�� �� ������� ��� ��������� ��� ����������� � ��������������
����� ���������� ����� ��� �� �����������)������������;������������./40�������"� ��������� ���������
�������� ���� �������� � "��� ���� &�� ���� ��������� � ���� ������� "��� �(��������������� �� ������� �� ���� ���
"������ ���������������&��������������������������"��������������������� ������� ��&��� �����"�����������
� ���� ����� ����� �� ����� � ����� � �� ������������ ��� ��������� � � ����� � �� ��������� �� �� ��&���� �"�
��""��� �������������������� ��&�� ����������� ����������������������������>�� �� �1��!��>�1��������
�>�� �� � � ��1��!�� 4?70�������"���� >1�������� �1�����;� ��� ����� .//7���@(���A�� �� ������� ��������
�@(����� 4?���� � �� 2����� ���� ������ �%� � ��� ����� ./4.��� � � ������ ��� ����� ����������� �������� ����
���������&��� �����%���� ��������"������ ����� ����� ��&����� ����������� ���������!��������������������
���� ���������� � ���"���� ���� ��� ������� �� ��� ���� "���� ������� ����������;���� � �"� ���� ���!� ����������
6 ��������� ����������"������� � ������������ ����� "������ � ��������������� ��� ����������� ��� ����
#� ���� $���� ��%������ �����;���� � ��B;���� ./4/��� #������ � ���""���� �� ��� �� ��� �"��� ���� � "��� �����
����������� � ����������������9��B;����.//���� ���������������""�����"���������������� ���"������"������ �
������ � � #$%� �������� � �� ��������� ���������� ���������� �������� �� � &�� ��� ����� &�� ��� �� �� ����&���
"������ ��������
*� ����������������"������ ������������������ ����� ��������������""������"������ � ��������������
���������������� ������� ����$""������"������ ���������"����� ���������"����������� ����������� ���� ���
����� �� � � ���� ����� ��!�� "���� ������������ "��� ������;� �� ����� �� �� ����� �� �%�� ��� ����� ./4��� ����
�""���� �"� �� ���� � �����������������6'� � ��1-'� ����� ������� �(������ ���� � �� ���� "� ���� ����� ��
��������� � ���� ����� ��� � ��������� ����� ������������� � �� ����� �� ������ �� �B;��� ��� ����� ./4/���
�2��� ��� ��� ����� ./4�� ����� ���� � � �(������ ���� � ��������� � �"� 6 �� ��� <47� ������ ����� ��� &��
���&���� ��������� ����� ��� ����""��� ����������"� ������ ������� �� ��)�������� � ����������� ������ �
�������� �������������� ����������"����"� ��������� ���������"������� �������� � �������������������
�&��� ����������� � ����������&��� ���������������""��� ������� ����������@������ ��������� �������
"������� � � ���� ����� "������� � ����� ���� �"� �������� � � ��� � �� ����� �� �������� ��� ���� ������
������� �� ���� ��� ������������� � �������#$����������!�� �������� ����������������������"�����
� ����� � �� ���� ����� �� �1������ �� ��� ����� ./4��� @����� ������������ �(������ ������ � �������� ����
����� �&�������"���������� ������������������������"� ��������� ����������� ���2�� ��;���������./4��
�8��� ��*�����.//,���������������./40�������"������������ ��&�� �"�� ��� ��������� ��"��������������������
����������������������� ��"������� �������� � ���2��� �����������./4���5� ��� ��3� ���.//4���$ � �
�������&������� ���2����������./4�������������������� ���(���� ����������"����������� �� ���� ������!� ��
�"���������� ��
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
729
![Page 3: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/3.jpg)
�
�
C������������� �������������������� ���&��� ��� �������� ���"����������������&� ���������������� ��
� ������"������ ���� �&��������� ����� ������������� �"����� �#$%��������� �������� �� ���������
"����������� �������� � ���� ���������������������&������������������ �������� � �����.3�"� ��������� ��
���������"������������ ���������� ���� � �$����#$���"�������� ���(������ ������ ���������&����� ��
����� � � ����� �� "������ � �� ����� ���������� @ ��� ���� �������� ��� ������ ���� &�� � ���"����� ���� �����
����������� ������� ����������&�� ������� �������������� ��"�������� ��������� ������ � ������������ ���
������ ���� &�� � ��� �"������ &�� ��� �� �� ��""��� �� �� ��������� ���""���� �� �"� "������ � � �� ��""��� ��
��������&�� ������� ����� ������� ���������������"����������� ���#$%��� ��&�� � ���"����&����� ���"�
�(������ ������������ ��������"������ ��"������� ������������������������ �� ���������������� ���
���� ���������"� ��������� �������� ���#$%������������ "� �������������� � ������� ������������� ����
��""��� ���� � � ���� ����� ���� �"� ����� "������� �� � � ������ �"� ������ �"� �������� ������ � ���� � �� �����
������������
� �����������������������������
@������ ������ � ���"������������� ���������� ��&�������������.���������� ����! ����4�������
����&�� ����"��������� ��*� � �!�����'�����������&����� �����������6*@������ ���� �1'%+�4.//7�
*%D� 444,�� ��� �� �� *� � �!� 218'8� .,.,%� ����� �������� ���� �(������ ���� ������ ��� ������������ � �
#���4������������&� ���� ��"��������������� ������� ���������������� ������������E���!��� ����� ����,��E�
������ ���� ������������������ � �� �����������������������&����� ����1'1�*���&�F ���&�//�������
���������(�������� �����������"�.,�/��� G�� �� ������(������������"�44!C����������� ��"������
������(������ ����������������������=�������?.�,��� ����������������� �������� ������(������ ����
� ��������� ��� ����� ����������������� ���������"����������������� ����������������������(������"�
�/��G�� ��$;������ ��C� ���4??<���6 ���������������������� ����������/��G�� �� ��,/��G�� ��� ��
����"�����������/�.���G�� �� ��/�0���G�� ��������� ���������#������������� �������� � ���������)����
������ �H���������������������������������� ����������������!��"������������"�� !�� ������������� �����
����� �������������� �� �#����4�&���
�
�
��������� ���������� ������������������� �������������������������������������
�
���� ��)���� ������ � H������������������� ��� ��������� ��;� ������������&��� "���� ������ ������������
������ �������������������"������ "��� ����� ����� �� �� ����� � ��� ����� ���� ������������ �� ����� ��������
� ������ "����� �������� ���� ����� ���� � � ��&��� 4�� 6������ �"� ���� ����� ��������� ����� ��������� � ��
��������������� �����������������������������
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
730
![Page 4: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/4.jpg)
�
�
1���� ���������
���G�� ��
#�����
"���G�� ��#��'�� #��'�� I��3���� I��1����
/� /�.� ,,� .�,� /�,7� /��7�
,/� /�.� ,,,� .�7� /�,?� /��<�
/� /�0� <?/� 0.?� /�,4� /�,7�
,/� /�0� <4� 0/7� /�,4� /�,��
�� ����������� ����������������������
�� ���������������������
���� ������� ��������������
�������������������������� ���������� ���������� ����"���������� ����)�������������"�������"������
��� ��� �"��� �� ��� �&��� � �����&��� �������� �-��� ��� ����� .//��� ���� �������� �������� �� � �$����� #$%�
��"������ �&�� ������C� �� *�������� �����"������� "��� ������ �� ����� � �� ����������� ���� ������ ����
������ �������� �� 8���� ��� � �(������� "� ���� ����� �� "��������� � ����� �� � ���"���� �������� �������
����� �������� ��� ��� ��������#����.������������������ �������� ���������������"�����#$%���������� �
� �������� �������� ����������!������&������&�� ����� ���������"�(���� �+��������� �� ������������ �
&����,�� ��+��������� ������������������ ��������������������� ��0/</�&���!������ ����
�
�
������������� ����������� ��������������������������������
���� ���!������ ���� ������� ����� ��(� ���� )��������� ���� ������ ����� ��� "��� �� ������ ��&��� �"�
.7///� ������������(������ ���� ���������� ����;���"��� �������!������������������/�4����� ��
/�/.������������ �����������(���������� ����;���"�����������������������/�.����� �������� ��������
/�/.������������������� �����������"� ���� � �������!������ ����� � ���� ��������� ��;� �� �#�������
������ ��������� ����������� ����������� ��������� ����������������������� ������������� ��� ���� �����
����8������� �"��������� �����������)������������ ��� ������ ����������� ��������������� ��� ����� �
���� ����� �� ��������� � �������� �� ������ � ������ ���� ������ �� ������� �� ��� ����������� 6 � ������� � ���
������� �����"� ��� ��� �������� � ������������������������� � ��������������"�����������%� ���������
./4.�� �1������ �� ��� ����� ./4��� ���� ����� ��"� ��� �� "������ ���� ���� ��� ���� "� ���� ����� �"� 7� � ��
������ � ��"�����������������4������� ��������������������������;���� ���&���.��
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
731
![Page 5: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/5.jpg)
�
�
C��!������ � ����� � 2�������� �
8� ���� 4.���� D�!��� ���� ���E� 1���� �������� /��,/� ��
5������ 4�,��� 1����� ���� ���� ,��E� #���� /�.�/�0��� ��!�
%�������� �������� 1���� �������������� /�/,��� 3������"����� 4������
� � %�������� C1� 8� �����"����� .����
� � 1���� �� ���6'� 1���� �� 1����� ��G3���
�� �����"���# �������� � �������
���� �� ������� �������� ����� "��� "���� ������� ������ �� ��� ! �� � � ��� � � ��&����� "����� 6�� �(��&����
����� � ����� ����� � ��� ������������ ��"�� � ��� ����� � ����� � �� � � ���� ���� ����� � ����� � � �� ����� �
��"�� � ��� ��������������� ������ ����"������������������������ �� �#����0��������� ����������� �� ���
�������������������� �������������&�����"����������������������
�
������������#���������� ���
����"������ ���� ��� � ������������������� ���"������������������� ������1�����&������������� �
� �$)���4�������"������ ��������������� ������������!��"�������������������&����������� ���������� ������
����������������������""���� ���"�"������ �I������;����� ��B;����./4/����
�
� � ��� � � � � � � � �
�4��
�
������� ����""���� ���"� "������ �&����� � ���������� �� ��������� � �������� �������� �� ����� �������
����������������� ��"���������(������ ��������������"������ ��"�������6 �$)���.���#��������� ��������������
"������#��������� ������ ��"������ ������������������!��� �������&���4��������������""���� ����"�"������ �
����������������$)���.��"�����""��� ���� ����� ��� ������ �������� �������� � ���5��� �������� ������
���""���� ��� �"� "������ � ����� ����� ��� �� ��� �� ������ � � �������� �� ��""��� �� �(��� ��� ����� ��
�� ����� �9�/�,,�� ��/��.�"�������� �������� �������� � ���������� ������
�
� �
����
�� ����
����
�� ����
� � � � � � � � �.��
������������������ ��� ������������(������ ��������������������������� ��� ������������������� �����
�������� � � ���� ����������9�*�� ����� ���� "�� �� ����� ���������� �������� �� �������� ���� ��������������� ����
����������� ���"����&���������������""���� ���"�"������ ��5� ���3� ��� ��>�� ���.//4���
���� ������� ��������������������
6 � ������ ��� ��������� ���� �""���� �"� ������ ��� ����� ��� �� "������� ������� � �� ���� ������ �����
�(��� ���&���� ����� ���!�������������� ���������� ������� ���������!������� ���� ������ �����������
���!������� ���� � ��� �� ���� ������������ ��� ���� ��� ./J1�� �(����� "��� �� ����� �������� ���� H��� ���������
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
732
![Page 6: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/6.jpg)
�
�
���������!�������������)���� ������ ��������������4?/�J1��-�������������� ���������!��������(��� ���
������������� ��� �� �������� ������"����� ��� ����� ����������������� ��(��� ��������&��� ��� ���
�� ������ �� �����������������!������� ���"�����6������������������������������������ �������������"���
����������������"� � �� ������������&�� ������� ����� ����������H����������� ���������"��������� ��� �"���
���""���� ���������� ���"�����'����������������������� ���������&����!� �� ��������(�������"����������
�����5��� ������������ ���������������������������� ���� ��! �� �"����9�4�������������������"�����
H������������!��"�������� ���� ��������� �����4</�J1��.���������!����������������������������"��&�� �����
�#�����������&��������������� ��� �������� ���������������0������������������������&����4�����������
������� ���&� ��������������������&������������� �0//�J1������������� ������� �������"������������� ����
�(������ ���� ��� �� �� � ����� �� ������������� � ������� � ����� �� ����� �������� �� � ���� � ������ &��� ����
�����&������� ����&��� �����"��������������� �������� ������������� ����������������� ��&��9���������
� ����&����������&������ �������&�� ���*����� ������������ �����������(������ ������������������� �����
���&� ���� ���"�H��� ��������"����4����0������ ���������� �"������""���� �� ���<,����,///�!CG���
=���
������������������ �� �������&�� ����������������� ���������������������� ��������� ��(���������������
�&���� ������ ��� ����� � �� �"� �K04-� %�� ������ �� �������� ������ �� ����� � ���""���� �� ��� ,///�
!CG���
=���2����������./4���6 �� �����������������)���� ������ ����������������������������� ��� ��
"� ���� ����� �� ��������� � ���������� ���� ����� �� �����������9� ���� � ����������� ��� �"������� ����������
&����� �.0�.<�� ����<,�!CG���
=���5� ��� ��3� ���.//4���*�����(�������"��������#$%���������
������������� �� �#����,�� ������������&� ���� ��������� ���� ��� ������������� ��������� ��4���.��� ��
0������&��� ������ ���� ����H�����������)�������4�,����� ������������ �"������""���� ���������.///�!CG�
���
=�������� ��������� ��������������������������������������&����������������������� ��������������������
������� ������ "��� ���� ������������ "������ ����� ��������� ��� � � �� �� ����� ��� ����� ���!�� "���� ��""��� ��
���������
�
���������$���� ���� ������ ��� �� ��������������������� ��������
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
���������%���� ����� ��&��������&�'��������(��������)����
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
733
![Page 7: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/7.jpg)
�
�
�
���������*�������������� �������������+� �������
,�-.�/'�01 ���
2�����������
,�(33�01 ���
2������������
,�
'33�01 ���
2������������
,�(333�01 ���
2������������
,�'333�01 ���
2��
�� ����������������������������������
���� ��������� �������������������
6 ������������ ������������� �&����� � ���������� ���(������ ������������� ���������� ���� ����� ��
��� ���"������ ��� �������� ���� #$������� ��������� 6 � ���� ���� ��������� ��� ���������� ���������� �"���� �����
��������������� ����� ���������������"���&����������������� ������� ��"������������������ ����������
&����� � �(������ ��� � �� ���������� ����� �� "������� ������� "������ � �� ������� ��� �"����� ��� ���� ���
����� ������� �� ������� ��������� ����� ��� ���� ����� �� ������� �B;���� .//���� 1�������� � �"� �����
���������������(������ ���������� �� �#����<�� ����&���0�������������� � �������������������� ��� �
����� ��������� � � ������� ����� �� �� ����� ��� 1���� ����������� �� � &�� ������&��� ��� �� �����
����������� ����� ��� �� ����� � �� ��(����� ������ �"� ���!� ��������� ������ �������� � �� ���!����!�
����� ����������� �� �#����<�������������������������� ��������� ����� �#����<�� �������������� ��������
� � ����� �� ������ � �� "���� ������� �� ������� ����� �� ������������ ��� ���� ���������� �� ����� ������ ����
���������� ������������ �������� �� ��(����� �"� <</� E1� ������;��� ��� ���� ���������� �� ����� ������ @�����
������������ ��������������������������������� ��������� ��;� �������������������� �������������� �������
���� ��?//�E1��� ���������������.//<���'�����!����������4?70���
�
�� "�� 2��!��������
�I���
�������������
�I���
2��!����!������ ���
�I���
� � � %�(� %� � %�(� %� � %�(� %� �
/� /�.�#$%� 0//� .74� ..7� 4?/� 44,� 4/4�
$(������ �� .?<� .�?� 47�� 4��� 40� 4.4�
,/� /�.�#$%� .?<� .<,� ./4� 4�<� 40�� ?<�
$(������ �� .7,� .,,� 47� 4,<� 4</� 4�
/� /�0�#$%� 40� 0?0� 0/.� .<0� .4/� 4�/�
$(������ �� 07� 4� 04<� .?4� 4�0� 4<�
,/� /�0�#$%� 47� 0?4� .<�� .,.� .4?� 4<7�
$(������ �� .4� 0?,� .<7� .,�� ..<� 4<?�
�� ����������������������� ���������������� ����$������ �����������
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
734
![Page 8: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/8.jpg)
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
���������4���� ���+��������� ������ ��'3�� �� ��3�(��� ��!�� �5����� �������� ��������� ��
! �����������������������������
����������� �&����� ��(������ ����� ����������������� ��� ���������"������� ������""��� ������� ��
�� ����� �� ��� ���� � � � #���� 7�� ���� �������� � ������� ����� ������ ��� �� ����� ������� �� &����� �
�(������ ����� ������������ ������"������ ������ ��"�����������(��������4/L��������� ���������"�����
�<L���������
�
�
�
�
�
�
�
�
������������� ��������� ������ ������ �����������
���� ��������� �������������������������
'������������������ ��"������� �������� ������������&������ �������������� � ��#$������������ ��
����� ��� ������ ����� �� �� ����� ��� ���� ��������� � &����� � �(������ ���� � �� ���������� �����
����������� ��� ��������� � � #���� ?� � �� � � ��&��� � � �� ������ �� ���� ����� ������� �� &����� �
�(������ ���� � �� ��������� �������� �� ��� � �� ���� ����� ���������� ����������� ����!� �������� ������
�����������!����!������ �����@ �����#����?�� ������������&��� ���������"�����""��� ������� ���������� ��
"������������������������(������ ���������""�����"������� �������� ���� �&���&��� ��������������� ��
������������ �����!����������� ������"��������9����������� �������� ����� ����""���������������������
������&���� ��"�����"������������ �������������!��"���������������H��� ���� ���������������� � ��������
5��� ���� ���� ����� �� ������������ ��� ��� � � ������� �� ���������� ���� ����� ��� ����� ��� ������� �������
������������� ��&���� <//� E� 1�� �&��� ��� ��� ������� ������ � ��� �� ������ ����� � � ���� ���������� � ���"�����
3�""��� �� ������&���� � �"� ������������ ������� ���� ��� ���� ����� �� �� ����� ��� ���� �������� ������������
��������� �����&��� �������M�,/��G�� �� ��"M�/�.���G�� ����������� ���""����� �����������������������
�������� ��� ������ "����� #� ������ ���� ����� �� "������ ����� ��������� &����� � ���� ��������� � � ��
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
735
![Page 9: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/9.jpg)
�
�
�(������ ������������� ������� �������� � ��������� �� �#����4/��������������������� ��"���������� ��
������ �������� � �� �� ����� �� ����� �� ����� ������� ������� �(������ ���� �������� � ������� �������
��� ��������&��� ����������������� � ������������ ��������&����� ��(������ ����� ������������"������
��� �����(���������L�"��� ������� ������ �� "������ ��7L�"��� ���� ������� "������ 6 "��� ����"����!������
����������������������� �"��� �������� ������ ��"�������������� ���������������� ��"������� �������&�������
�"��������� ������� ���""�����"������� �������� ��� ��������!���������������!��������������K����� ��
5� ���4??.���
�
�� "�� 2��!���������
�I���
�������������
�I���
2��!����!������ ���
�I���
� � � %�(� %� � %�(� %� � %�(� %� �
/� /�.�#$%� .<� .,7� 4<4� 4,<� ./?� 4�?�
$(������ �� 040� .0�� 4,0� 4.?� ./.� 4.4�
,/� /�.�#$%� .<�� .�� 47� 40� 47�� 4.��
$(������ �� .��� ./,� 4�� 4/� 4�,� 4.�
/� /�0�#$%� 44� 0<?� .�0� .,<� .<�� 4<<�
$(������ �� 4� 0�7� .,� 4<4� .<.� 40?�
,/� /�0�#$%� /,� 0�,� .<0� .�� .,?� .4��
$(������ �� 4<� 0.4� .,/� 4</� ..<� 47�
�� ����������������������� ���������������� ����$����������� �����������
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
����������������� ��������� ������ ��������������� ����������! ������������������ ����������
� ����
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
������������� ��������� ������ ������ ������������������������ ����
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
736
![Page 10: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/10.jpg)
�
�
���� ������������������������������������
���� ���������#$%�������������������������������������� �����"�������������� ������ ��������
�������������� ���� ����� ���������� ��"����������������� �������� � ���6�����������"������&���,������
���� ����� ����� � "��)�� ��� �"� ���� ����� ��� ��� �"��� ���� �������� �������� ���!����!� ����� �����������
������������������������������� ����!��������N�������������������������������������������� ��� ���"�����
� �������������������&��������&���!�����6 ������������������������������������ �������� ��� ������������
������� ��"������������������������ ��&���"��������������������� �������������� ����� �� ���� ��� ������
���������������������! ����������"����������&������������������ ������������ ��������� ���&�������������
����������#����44������� �����������������&���� �� ������ �������� �������� ��������������������&��������
��������� ������� ����� �"� ���� ����� ����� �� ����� � � ������ ��� ����� �� ��� � ���� ����� ��� %���� ���� ����
���!��������������� ������ ���&������� �""������ &�� ���� ����� �� ����� � ��������� ���� ������ ��� ��������
��� ��� � ����������&���������������������������� ����� �"��)�� ������������������&������������ ��"�
���������&����� ��� ������ ������� ��������
�
���� ��� ������� ������� ��� ������� ���������������������
�� "� $(������ ��� #$% $(������ ��� #$%� $(������ ��� #$%�
/� /�. �0�L 7�L �./�/L .4�.L .,�L <�,L
,/� /�. �40�4L� 7�7L �.<�.L� 44�L �7�L� 00�0L�
/� /�0 �7�0L� .�/L �0.�/L� �?�L 0/�<L� .4�/L�
,/� /�0 �?�7L� �?L �.4�7L� �4�<L 4�L� 4?�7L�
�� �����*����� �������������������� �! ������������������������#����������� ������� ����
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
#������449�"�������������������� ����������������
�
�� ����������
6 �������������"� ��������� �������� ����������������������.3�������� �������� ���"���������
���� ���� ������� � � ������ ��� � ���;�� ���� �""���� �"� ���� ���� ��""��� �� ����� ���������� � � ��������� �����
"������� �� ������� ��� ���������"�������*� ���� ����� ���������������"������� �����H����������� �������
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
737
![Page 11: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/11.jpg)
�
�
�� ����� � ���""���� �� ��� ������ ��� ���� ������������ �� ����� � ��� ��������� ������ ��� ����� ��� ����
��������� � ��������� �� ����� ��������� ����� ���� �(������ ���� "� �� ��� � � ������ ��� �������� ����
�������������������� ���"������� ��� ��������&������������ ��"������� �������� � ����������� �&����
3�""��� ������� ���� ����� ���������������� ����&��� � ���������������&���������&����� ������������ ��
�(������ ���� ������ "��� ����� �� "������ � �� ����� "������� ������ "� ���� ����� ������������ ����&������
�������������� � �� �(������ ���� �������� ��� ���� ����&���� �����&���#$%������ �� � �� ��� ������ "��� ����
������ ��� ����� � ��� ���� ��������� ������ ���� ����� "���� ��"������ ����&���� � �� ���� ���""���� �� �"�
"������ ����������������� ��� �� �����"��������/�,,��� �������� ����/��.������� � ���������� ������������
�(������ ����"� �� �������������������������������������� ������������� ��������(������ ������������
� ��������"����!��������� �������������� �����!����!������ ����"���&��������� �������� �������� ���6 �
������� ���������&�����������������&��� ���"�������� ��� ���������"�������������� ��
������������� ��"������ �������� ������������ ����������� ����� ������9�
•� ��������� ��"������� ���������""���� ���"�"������ ��������� ������������������ ������ � ���
•� ������ ����"���������& �������� ������������������� ����� ����������� ����������"������ ��������&���
����������� ��"���(������������������&������ �������������� ���������� ��������������� ���
•� �������������� ����� �"��)�� ���� ���������������! ����� ��������"����!��������� �� �������������
������������������ �������� � ���
•� ������ �� ��������� �� �� � &�� �� ����� ������ �� ��� �� ��� ����� �� �� ������� ! �������� � � ���� �����
"������� �� �&��������� �������� �������� ���
� !����������
�����%���-�����&���� �� ��D���%��������-��� ��=��������-���./44���$""������"�1���� ���� �6���� � ��
%���� � ��2����������������%����6 �&���������� �������������������9���D� �����-����44/�
44������4�,<�4�����
�����%���=��������-���� ������%��� ��%��������-���./40���#$%�����������������""�����"�"���������� �
���"���� ����� ��������� ����� �� "����� ���� �� "��������� ���"� ���� �����������./01�2�(����� ?�0���
���.�0�.�?��
����;�����2��� ��B;������� �./4/��� 6 ��������� ��� � �����""������"�"������ ������� �� � �"� ��������� ��
��������� ��"������ � ����������������2�(�����3�����������"���������,.�4������04�.��
����;�����2���B;��������F�&�������3���3� �����%��� ��>��������6���./40���D��� ���� � ����� �������� ��
�"������������ � �������������1�0��-�����4����(3���(�����#�����������.�.�������?,�<47��
-���� ������%���=�������>���*� ��*���2��� �������*��� ��3���������%���./44���'����&��� ���� ��� �
����� ��"��� ����� �� "������ � �� ����� ����������� � � ������ ��� ����� � �� ��������� �������������
2�(�����3���������#�����������(3���(����,4��������,//�,44��
-����5���=O�OP��*��� ����!!���������.//�������������� ��"�������� �������� �������"�����(������ ���
����� ������ ��""��� �� "� ���� ����� �� �������� ������������� 2�(���� �3� �������� #���� ����
���(3���(�����?������?00�?��
-�� ��� +��� 3�� "����� 3�� � �� 3� !� ��� -�� �.//0��� �� � �� �� 1���� �� ���� �������1�0�� -����� 4�
���(3���(�����#����������,.�.������70�,/<��
1�����;��%���1��������3��� ��+������#���.//7����� ������������������"���.3� ������������������ ��"�
��������� ����� "������� � ��� � ����� � �� ���� ���� ������ ��Q���Q�� ������������� 2�(���� �3�
��������#�����������(3���(����7�0�������.<,�.77��
1������ ���$������������*�����&���������2���*��� ���%��� ��%� ���%���./4���@ ���������� �����"������
"������� � � ���Q���Q� ��� � ������� ��� ���� ������ ������� �� ������������� 2�(���� �3���������
#�����������(3���(����<<�����4��.���
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
738
![Page 12: ˘ˇ ˆ ˆ · 2017-01-24 · of Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano 738. 1 ˙’ˇ˙5 & ˙ˇ˙2 ˚ ˙+ˇ˙3 ˙%ˇ˙8](https://reader034.vdocuments.us/reader034/viewer/2022050113/5f4a95ae9a0d826cee40be07/html5/thumbnails/12.jpg)
�
�
1����� ��'���5��&����� ���� 2������� ��+���3��������%��� 8��&���� ��%����� ����� >�� � ��2����(��-��
�.//0���C����%���� ������"�'��������%��������� "��������6��5����2��"���� ���%���� � ���
1�0��-�����4����(3���(�����#����������,.�4������<0�<���
$;������ $�� � �� C� ��� K�� �4??<��� ���� ���� ������� � �� ������ ����� �&�����R�� �� ����� 2�(���� �3�
��������������������#�����������7�0������.�.�.<��
5� ���*��� ��3� ���:�� �.//4���1���� �������������� ������� ���������������� ������� �������� � ��
�"�����������������������2�(�����3���������#�����������(3���(����4�4/������44<�40<��
5� ���*���3� ���:��� ��>�� ���C���.//4���#������ �� ������� ��"������� ������� �������� � ���"���Q
���Q���������������2�(�����3���������#�����������(3���(����4�4,������..<4�..7,��
>�� �� ��+��� ��1��!��C���4?70������� ������� ��������� �������"������������&H�������������������� ���
���������� �������� ��������������������#���5���"������(�����/�����������,4Q,<��
=�� ������ ���������%�� �.//7��� 6���� � �� �������"����� �������� �������� ���2�(�����3����������
�����������#����������4?��4�0������4?�4,��
8��� D�� � �� *����� ��� �.//,��� #� ���� ����� �� ������ �� �"� 03� ��� � �� �"� ���� ����� ���� 2� -��� ���(3�
#�������.?�0�������.,0�.�4��
%��� >���� ������2���1� ������*��� ��8����*�� �./4���'��������� 6 ��������� ��"������2��"���� ���� �
%���� ���"�����������������������������3�6-�0�7"���.��
%� ��S���D� ��3���F�����*���>�� �� ��1��� ��%�������������./4.����������� ��"�#� ����$���� ��1���� ��
#�����2�������� �"���$ ��%���� ������������1�0���4�������0���7��
'�����!��� '��� %���!������ ���� %��� ������ *�� � �� ��!������� 5�� �4?70��� *����� � � %���� � �� �"�
���� ������������1�0��-�����4����(3���(�����#����������0.�4�������,��?��
@(����� 2�� �4?����� 6 ������� �� ����� ������ ���� �� �� ���!� ��������� ����������� � ��� ���� � ������� �"�
������� ���1���� ���1�0��-��������(3���(�����#����������40�����4.<�407��
2�� ��;��*���3���&��6���D����������� ��'����������1���./4���$(������ ����� ��'���������6 ��������� �
�"������������������ �&��������� ������'�1��������������������������3�6-�0�7"���.��
2���K���F�&�������3���3���� ��@��� ��>��������6���./4���#� ����$���� ��*�������� ��"�D��������*��������
� �1����� ���%���� � ���"��K04-�%������������������1�0���40�����.7.�.7<��
2��� ����#���1���&� ��1���D�����>���=������>��� ��>��������6���./4���� �6 ��������� ��"�����$""�����"�
'������ �2������ �1����� ���%���� � ��2��"���� ���� ����1����*������ �%���� � ���"�6 �� ���
<47��������-"���������������.��
*��� ���%�����&���������2���1������ ���$��� �����������*���./40���$(������ ����$ ������� ��"�6 � ��� ��
������"�������������� � ���8���,,�,,<�����4?4�4?,.��
*� �� *��� -�� ����%�� � �� 3��������� %�� �./4/��� ���������� � �� ���� ����� � �� �"� ������������� ��
���������R�� �� ����� ������������� 2�(���� �3� �������� #���� �������(3���(���� ,/�7��� �����0�
�7/��
*� �� *���5������� >�� � ��-�� ����%�� �.//7���2���������� 6 ��������� � �"�8��������������%���� � �� �"�
1������������2�������� �����-�����������������������������4/��������,�,�,<.��
� ��������=���2�����*��� ��1������������������.//<���+�������"������������ ���� � ���"���������
������� ���������� �������� ���9�����.�.�?�4/������4/<4�4/<7��
:����;�� :�� � �� '��&� ��� %�� �.//7��� �� �� ���� �"� ������ ��� ����� �� � � ����� � �� �����������
�������������2�(�����3���������#�����������(3���(����7�?������?<�?���
K�����K��� ��5� ���*���4??.���1���� �������������"��������� �������� � ��"���������������� ������ ���
2�(�����3����������������������������3���������4�,��������?��<7��
B;���� ��� �.//���� ���� � "��� ��� �"� "������ � ������� � � "� ���� ����� �� ��������� �� �"� ����� � ���
�������������2�(�����3���������#�����������(3���(������,������,47�,0/��
B;��������*�����%���*�� ���� ������� ��=�"�� ������-���./4/��� 6 ��������� ��� � �����""������"�������
�������� ������� � ������ � � ����� � �� ��Q���Q� ������ ����� �(������ ��� � �� "� ���� ����� ��
��������� ���1�0��-�����4����(3���(�����#����������,?�4������<<�7.��
FE Simulation and Validation of Chip Formation and Cutting Forces in Dry and Cryogenic Cuttingof Ti–6Al–4VAli Davoudinejad, Elio Chiappini, Stefano Tirelli, Massimiliano Annoni and Matteo Strano
739