Study on the behavior of micromilling process with the validation of finite element method / Nurul Hasya Md Kamil

Faculty of Manufacturing and Mechatronic Engineering Technology

Thesis (Master of Science) -- Universiti Malaysia Pahang – 2025

Includes bibliographical references

Pemesinan mikro merupakan satu proses pemesinan berketepatan tinggi yang digunakan untuk menghasilkan komponen halus. Walaupun pelbagai kajian telah dijalankan mengenai proses pemesinan mikro, masih wujud jurang yang ketara dalam pemahaman hubungan antara variasi diameter mata alat dengan prestasi pemesinan bagi bahan-bahan yang berlainan. Kebanyakan penyelidikan sedia ada hanya memberi tumpuan kepada kehausan mata alat atau parameter pemotongan secara berasingan, tanpa mengkaji secara menyeluruh kesan diameter mata alat terhadap aspek mekanikal dan terma dalam pemesinan mikro. Kajian ini mempunyai dua objektif utama: (1) menganalisis proses pemesinan mikro secara kuantitatif menggunakan FEA untuk meramal daya pemotongan, taburan suhu, dan pembentukan serpihan bagi mata alat berdiameter 0.3 hingga 0.9 mm semasa memproses aluminium dan keluli lembut, dan (2) mengesahkan hasil simulasi melalui ujian pemesinan terkawal dengan mengukur daya pemotongan dan kualiti permukaan untuk menentukan ketepatan ramalan FEA. Bahan ujian yang dipilih ialah aluminium Al6061 dan keluli lembut AISI1045, memandangkan kedua-dua bahan ini mempunyai sifat yang berbeza dan penggunaan yang meluas dalam industri. Kebolehmesinan cemerlang Al6061 dengan kekerasan rendah (107 HV) berbanding AISI1045 yang mempunyai kekerasan lebih tinggi (200 HV) menyediakan perbandingan yang ideal untuk menilai prestasi mata alat merentasi ciri-ciri bahan yang berbeza. Kajian ini memfokuskan kepada mata alat berdiameter antara 0.3 hingga 0.9 mm, yang beroperasi pada kelajuan 5,000 hingga 20,000 RPM, dengan kadar suapan antara 10 hingga 400 mm/min. Skop penyelidikan dihadkan kepada pemesinan kering dan operasi pemotongan slot lurus, dengan mengkaji aspek mekanikal (daya pemotongan, kehausan mata alat) serta kesan terma semasa proses pemesinan mikro. Metodologi kajian menggunakan pendekatan dua fasa yang komprehensif, menggabungkan simulasi FEA menggunakan perisian SFTC DEFORM 2D dengan pengesahan eksperimen menggunakan sistem pemesinan berkelajuan tinggi. Hasil kajian menunjukkan bahawa simulasi FEA mencapai ketepatan 84.18% bagi aluminium pada kadar suapan tinggi (400 mm/min) dengan mata alat 0.9 mm, manakala ketepatan menurun kepada 73.97% bagi mata alat yang lebih kecil (0.3 mm). Diameter mata alat didapati memberi kesan yang signifikan terhadap daya pemotongan, di mana mata alat yang lebih besar (0.9 mm) menghasilkan daya pemotongan 45% lebih rendah berbanding mata alat yang lebih kecil (0.3 mm) semasa memproses aluminium. Simulasi yang dijalankan berjaya memberikan anggaran daya pemotongan yang tepat dan sejajar dengan dapatan eksperimen, terutamanya bagi mata alat berdiameter besar dan bahan kerja aluminium. Kajian juga mendapati bahawa pemesinan aluminium dan keluli menimbulkan cabaran yang berbeza, terutamanya disebabkan oleh kekerasan dan ketahanan keluli yang lebih tinggi serta kapasiti haba aluminium yang rendah, yang mengakibatkan tingkah laku pemesinan yang kompleks dan peningkatan daya pemotongan