W artykule przedstawiono wybrane sposoby hybrydowych obróbek erozyjnych. Przedstawiono także cechy charakterystyczne tych obróbek: zalety i wady. Dzięki swoim zaletom rozszerza się znacznie zakres ich stosowania. Podano także używane w literaturze akronimy obróbek erozyjnych.
EN
In this paper selected methods of hybrid erosive machining were presented. The characteristics of these treatments are also presented: advantages and disadvantages. Thanks to its advantages, the scope of their application is significantly expanded. The acronyms of erosive machining used in the literature are also given.
Pod pojęciem obróbki ściernej rozumie się zbiór obróbek wykorzystywanych do nadania obrabianym najczęściej innymi metodami powierzchniom oczekiwanych, końcowych cech. Zbiór ten jest dosyć liczny, a ponadto wzbogacany jest różnymi innymi metodami obróbki, przez co zwiększa się ich efektywność, lecz w wyniku tego obrabiane powierzchnie nabierają innych cech eksploatacyjnych. W artykule przedstawiono kilka przykładów takich łączonych obróbek i wskazano na jakie zagadnienia należy w takiej obróbce zwrócić uwagę.
EN
The concept of abrasive treatment is understood to mean a set of treatments used to give surfaces usually treated by other methods the expected, final characteristics. This set is quite numerous, and in addition, it is enriched with various other processing methods, which increases their efficiency, but as a result, the processed surfaces acquire other performance characteristics. In this paper several examples of such combined processing were presented. The issues should be paid attention in such processing, were also indicated.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono rolę procesu obróbki skrawaniem jako integralnego etapu wytwarzania elementów z metali z wykorzystaniem technik przyrostowych. Wytwarzanie przyrostowe AM (additive manufacturing) jest zaliczane do grupy technik Przemysłu 4.0, które zmienią oblicze przemysłu i w przyszłości będą podstawą produkcji hybrydowej. Niniejszy artykuł wskazuje, że wytwarzaniu przyrostowemu z metali towarzyszą prawie zawsze dodatkowe metody obróbki konwencjonalnej.
EN
This paper describes the role of metal cutting process as integral part of manufacturing with application of MAM (metal additive manufacturing) techniques. Additive manufacturing is written explicit as main feature included in Industry 4.0 cycle. AM techniques lead to hybrid manufacturing techniques as well. This paper points that AM almost always is accompanied by supplementary conventional machining.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono hybrydowe sposoby skrawania, wykorzystujące wspomaganie mediami technologicznymi (media-assisted machining – MAM). Omówiono zasady i możliwości technologiczne intensywnego chłodzenia CCS pod dużym ciśnieniem (high pressure cutting – HPC), minimalnego chłodzenia (minimum quantity cooling/lubrication – MQC/MQL), chłodzenia kriogenicznego (cryogenic machining – CM) oraz integracji tych oddziaływań w procesie skrawania w różnych zastosowaniach przemysłowych – zwłaszcza w przypadku kształtowania elementów z materiałów trudnoskrawalnych. Opisano sposoby zasilania mediami technologicznymi oraz rozwiązania narzędzi/systemów narzędziowych i wyposażenie obrabiarek hybrydowych CNC. Podano przykład optymalizacji obróbki MAM z uwzględnieniem chłodzenia kriogenicznego.
EN
A special group of hybrid assisted processes termed media-assisted processes which various liquid and gaseous media supplied to the cutting zone is highlighted. Special attention is paid on such cooling techniques as high-pressure machining (HPC), high-pressure jet assisted machining (HPJAM), minimum quantity cooling/lubrication (MQC/MQL) and a group of cryogenically cooled machining including such cryogenic media as CO2 snow and liquid nitrogen (LN2). Some important effects resulting from the various cooling strategies are outlined and compared. In particular, quantitative effects concerning chip breaking, thermal and tribological behavior of the cutting process as well as burr reduction, surface quality and subsurface layer are presented. The optimization procedure concerning both energy consumption and machining costs in terms of material removal rate (MRR) is presented.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono trendy w rozwoju procesów obróbki ubytkowej w strategii Produkcja/Wytwarzanie 4.0. Podano zwięzłe charakterystyki konwencjonalnych i niekonwencjonalnych procesów obróbki ubytkowej oraz możliwości technologiczne ich integracji w bardziej wydajne procesy hybrydowe, wykorzystujące dwa (lub więcej) źródła energii albo różne mechanizmy usuwania naddatku obróbkowego. Wprowadzono nową terminologię dotyczącą hybrydyzacji procesów wytwórczych.
EN
Some important trends in the development of advanced machining processes with potential applications in Production/Manufacturing 4.0 are presented. In general, both conventional and unconventional machining processes are characterized in terms of potential technological possibilities related to their hybridization allowing the performance of more productive and effective machining processes. This is due to the fact that hybrid processes considerably enhance the advantages of individual processes and minimize potential disadvantages in individual processes. Possible classification systems of hybrid processes including the CIRP terminology are overviewed and some representative examples are provided. In particular, the hybrid machining processes based on the simultaneous and controlled interaction of process mechanisms and/or energy sources leading to the synergic effect (1 + 1 = 3) on the process performance are taken into account. Some conclusions and future trends in the implementation of hybrid processes are outlined.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono nową koncepcję hybrydowego kształtowania złożonych wyrobów, bazującą na integracji techniki przyrostowej oraz wykańczającej obróbki ubytkowej na jednej obrabiarce CNC. Ta koncepcja jest intensywnie rozwijana w ramach strategii Produkcja/Wytwarzanie 4.0. Podano zasady i możliwości technologiczne integracji laserowego napawania proszkowego i wykańczającego toczenia/frezowania w różnych zastosowaniach przemysłowych, takich jak: kształtowanie przyrostowe dodatkowych elementów w złożonych geometrycznie wyrobach, nanoszenie warstw funkcjonalnych oraz naprawa zużytych lub uszkodzonych, dużych i drogich elementów, np. łopatek i obudów turbin lotniczych. Omówiono stosowane strategie technologiczne, programy CAD/CAM i rozwiązania konstrukcyjne obrabiarek hybrydowych CNC.
EN
This review paper highlights the hybrid manufacturing processes which integrate the additive and subtractive processes performing on one hybrid platform consisting of the LMD (laser metal deposition) unit and multi-axis CNC machining center. This hybrid technology is rapidly developed and has many applications in Production/Manufacturing 4.0 including the LRT (laser repair technology). In particular, some important rules and advantages as well as technological potentials of the integration of a powder metal deposition and finishing CNC milling/turning operations are discussed and overviewed. Some representative examples such as formation of difficult features around the part periphery, deposition of functional layers and coatings and repair of high-value parts in aerospace industry are provided. Moreover, the technological strategies, CAD/CAM and CAI programs and construction designs of the hybrid manufacturing platforms are explained. Some conclusions and future trends in the implementation of hybrid processes are outlined.
The article deals with computer-based modeling of burnishing a surface previously milled with a spherical cutter. This method of milling leaves traces, mainly asperities caused by the cutting crossfeed and cutter diameter. The burnishing process – surface plastic treatment – is accompanied by phenomena that take place right in the burnishing ballmilled surface contact zone. The authors present the method for preparing a finite element model and the methodology of tests for the assessment of height parameters of a surface geometrical structure (SGS). In the physical model the workpieces had a cuboidal shape and these dimensions: (width × height × length) 2×1×4.5 mm. As in the process of burnishing a cuboidal workpiece is affected by plastic deformations, the nonlinearities of the milled item were taken into account. The physical model of the process assumed that the burnishing ball would be rolled perpendicularly to milling cutter linear traces. The model tests included the application of three different burnishing forces: 250 N, 500 N and 1000 N. The process modeling featured the contact and pressing of a ball into the workpiece surface till the desired force was attained, then the burnishing ball was rolled along the surface section of 2 mm, and the burnishing force was gradually reduced till the ball left the contact zone. While rolling, the burnishing ball turned by a 23° angle. The cumulative diagrams depict plastic deformations of the modeled surfaces after milling and burnishing with defined force values. The roughness of idealized milled surface was calculated for the physical model under consideration, i.e. in an elementary section between profile peaks spaced at intervals of crossfeed passes, where the milling feed fwm = 0.5 mm. Also, asperities after burnishing were calculated for the same section. The differences of the obtained values fall below 20% of mean values recorded during empirical experiments. The adopted simplification in aftermilling SGS modeling enables substantial acceleration of the computing process. There is a visible reduction of the Ra parameter value for milled and burnished surfaces as the burnishing force rises. The tests determined an optimal burnishing force at a level of 500 N (lowest Ra = 0.24 μm). Further increase in the value of burnishing force turned out not to affect the surface roughness, which is consistent with the results obtained from experimental studies.
PL
W artykule przedstawiono komputerowe modelowanie nagniatana powierzchni frezowanej frezem kulistym. Taka metoda frezowania pozostawia ślady, gdzie dominują nierówności wynikające z posuwu wierszowania i średnicy freza. Procesowi nagniatania (obróbce plastycznej powierzchni) towarzyszą zjawiska zachodzące bezpośrednio w strefie kontaktu kulki nagniatającej z powierzchnią frezowaną. Zaprezentowano sposób przygotowania modelu MES i metodykę badań służących ocenie wartości wysokościowych parametrów Struktury Geometrycznej Powierzchni (SGP). W przygotowanym modelu fizycznym, próbki miały kształt prostopadłościanu o wymiarach: 2×1×4,5 mm (szerokość × wysokość × długość). Ponieważ w trakcie nagniatania w prostopadłościennej próbce występują odkształcenia plastyczne, uwzględniono nieliniowości materiału próbki frezowanej. Model fizyczny procesu zakładał również odtaczanie kulki nagniatającej w kierunku prostopadłym do śladów pozostawionych przez frez. W badaniach modelowych przyjęto trzy różne wartości siły nagniatania wynoszące odpowiednio 250 N, 500 N i 1000 N. Modelowanie procesu obejmowało, kontakt i wciskanie kulki w powierzchnię próbki do osiągnięcia wartości żądanej siły nagniatania a następnie rozpoczęcie odtaczania kulki nagniatającej po powierzchni na odcinku 2 mm, następnie stopniowo zmniejszano wartość siły nagniatania aż do wyjścia kuli ze strefy kontaktu. Podczas odtaczania kula nagniatające obracała się o kąt 23°. Przedstawiono zbiorcze wykresy deformacji plastycznych modelowanych powierzchni po frezowaniu i nagniataniu wybranymi wartościami sił. Obliczono chropowatość idealizowanej powierzchni frezowanej w rozważanym modelu fizycznym, na odcinku elementarnym pomiędzy szczytami profilu odległymi o odległość posuwu wierszowania przy frezowaniu fwm = 0,5 mm. Na tym samym odcinku obliczono chropowatości po nagniataniu. Różnice otrzymanych wartości mieszczą się poniżej 20% zarejestrowanych wartości średnich w trakcie badań doświadczalnych. Przyjęte uproszczenie w modelowaniu SGP po frezowaniu pozwala na znaczne przyśpieszenie procesu obliczeniowego. Widoczne jest obniżenie się wartości parametru Ra dla modelowanych powierzchni po frezowaniu i nagniataniu wraz ze wzrostem siły nagniatania. W badaniach otrzymano optimum siły nagniatania przy wartości wynoszącej 500 N (najniższa wartość Ra = 0,24 μm), dalsze zwiększanie wartości siły nagniatania nie powoduje zmniejszania się wartości chropowatości powierzchni, co jest zgodne z wynikami otrzymanymi w trakcie prowadzonych badań doświadczalnych.
W obróbkach hybrydowych HMP (Hybrid Machining Processes) do kształtowania elementów maszyn wykorzystuje się łączenie dwóch lub więcej procesów obróbczych w celu podwyższenia wskaźników użytkowych obróbki oraz zredukowania wad występujących przy indywidualnej realizacji łączonych sposobów. W pracy przedstawiono wyniki badań szlifowania elektroerozyjnego (AEDG) ściernicami diamentowanymi z wiązaniem metalowym. Omówiono wpływ parametrów obróbki, takich jak natężenie prądu, czas impulsu oraz prędkość obrotowa ściernicy, na wydajność, chropowatość oraz siły skrawania. Przedstawiono model termiczny zjawiska samooczyszczania (kondycjonowania) ściernicy w wyniku wyładowań elektrycznych.
EN
In Hybrid Machining Processes (HMP) for shaping machine parts two or more machining processes are combined to increase machining utility indicators and to reduce the disadvantages associated with the individual performance of the combined methods. This paper presents the results of a study of the Abrasive Electrical Discharge Grinding (AEDG) with metal bonded diamond wheels. The influence of machining parameters such as: current, pulse on-time and wheel rotation speed on material removal rate (MRR), surface roughness (Ra) and cutting forces was discussed. Finally, this paper presents the thermal model of the phenomenon of self-dressing (conditioning) of the grinding wheel caused by electrical discharges.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono analizę stanu warstwy wierzchniej po laserowym stopowaniu stali Stellitem 6 oraz obróbce hybrydowej łączącej laserowe stopowaniem z obróbką nagniataniem. Obróbka hybrydowa prowadzona była na stanowisku laserowym. Do realizacji procesu nagniatania powierzchni wykorzystano głowicę do nagniatania ślizgowego umożliwiającą obróbkę w podwyższonych temperaturach jak i na zimno. Ocenę efektów obróbki hybrydowej przeprowadzono na podstawie badań chropowatości, mikrostruktury, mikrotwardości oraz badań naprężeń własnych.
EN
The results of experiments on the application of the new hybrid method, which combines the laser alloying process with slide burnishing, were presented. Both treatments were performed on the laser stage in one operation. The experiments were done on carbon steel alloyed with Stellite 6. The results of analysis of the surface roughness, microstructure, microhardness and residual stresses in surface layer after the laser alloying process and laser alloying combined with burnishing were presented.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Procesy hybrydowe cieszą się coraz większą popularnością wśród naukowców oraz przedsiębiorców. Szlifowanie ze wspomaganiem ultradźwiękowym jest jednym z wielu procesów hybrydowych. W pracy przedstawiono wybrane zagadnienia wspomaganego drganiami ultradźwiękowymi szlifowania czołowego otworów. W badaniach zastosowano ceramikę korundową po wstępnym spieczeniu. Wykonano wstępne badania mające na celu porównanie wartości odchyłki okrągłości po procesie konwencjonalnym i hybrydowym. W trakcie realizacji procesu rejestrowano siłę osiową.
EN
Hybrid processes are becoming more popular among scientists and entrepreneurs. Ultrasonic assisted grinding is one of many hybrid processes. The paper presents the selected issues of holes machining. Pre-sintered Al2O3 based ceramic material was applied during investigations. Initial experiments were performed in order to compare the roundness of machined holes after ultrasonic assisted and conventional grinding. Axial process force was recorded during investigations.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono główne tendencje rozwojowe w obszarze kształtowania ubytkowego materiałów trudnoskrawalnych. Omówiono technologie o szczególnym znaczeniu dla przemysłu lotniczego. Wskazano główne kierunki rozwojowe.
EN
Main developments and trends in the area of machining technologies are presented. Discussion on technologies of particular importance for aerospace industries was conducted. Main directions of further researches were identified.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano wyniki eksperymentów związanych z wykonywaniem otworów przelotowych o średnicy nieprzekraczającej 2 mm w elementach wykonanych ze stopu Inconel 617. Przedstawiono porównanie procesów drążenia elektrochemicznego (ECM) oraz hybrydowego elektrochemiczno-elektroerozyjnego (ECDM).
EN
The paper presents results of experiments in the field of machining of passing through holes with internal diameters smaller than 2 mm in alloys used in aviation and aerospace industry (Inconel 617). Machining of holes was performed using electrochemical machining (ECM) and hybrid process of electrochemical-discharge (ECDM) drilling.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Twarde i kruche materiały – np. szkło, ceramika, a zwłaszcza węglik krzemu (SiC) – mają szerokie zastosowanie, co wynika z ich dużej stabilności termicznej i odporności na zużycie. Z drugiej strony wysoka twardość i kruchość czyni SiC materiałem trudno skrawalnym. Na szczęście wciąż są opracowywane nowe metody mikroobróbki, umożliwiające kształtowanie małych przedmiotów z SiC o zadowalającej dokładności geometrycznej i jakości powierzchni.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono koncepcję wspomagania elektrochemicznego procesu mikrootoczenia. Na zaprojektowanym specjalistycznym stanowisku badawczym przeprowadzono weryfikację doświadczalną zaproponowanej metody obróbki hybrydowej. Otrzymane wyniki potwierdziły korzystny wpływ wspomagania elektrochemicznego na zmniejszenie sił oraz zużycie narzędzia skrawającego w procesie mikrootoczenia wzdłużnego.
EN
In the paper the conception of electrochemically assisted microturning process was presented. On the designed specialized test stand the experimental verification of this hybrid machining process was carried out. The results confirm that in case of straight turning electrochemical assistance has positive effect on cutting forces and tool wear.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny rozwój komunikacji lotniczej, co bezpośrednio wpływa na wzrost produkcji samolotów, a tym samym elementów silników lotniczych. Elementy te są wykonywane ze specjalnych, trudno obrabialnych materiałów stopowych i kompozytowych. Ich efektywne kształtowanie metodami tradycyjnymi jest utrudnione i z tego względu często wykorzystuje się obróbkę elektroerozyjną, w której naddatek usuwany jest w wyniku topienia i parowania. To jednak powoduje powstanie na powierzchni obrabianej warstwy wierzchniej o niekorzystnych właściwościach użytkowych. Można je istotnie poprawić przez obróbkę hybrydową elektroerozyjno-ścierną, której nowe zastosowania opisano w artykule.
EN
Dynamic development of airplane communication takes place in recent years, which directly results in increase of aircraft and aircraft engine parts production rates. Parts of engines are usually made of special alloys or composite materials difficult to machine with use of traditional methods. For efficient machining of these materials electrodischarge process is applied where allowance material is removed by melting and evaporation effect. However, this method of material removal leaves low quality of the machined surface. The surface finish can be significantly improved by applying the hybrid abrasive/electrodischarge process. Presented in the paper is the new practical application of this process.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano obróbkę materiałów kompozytowych na bazie węglików spiekanych z ziarnami diamentu, wykorzystującą hybrydową technologię obróbki elektrochemiczno-elektroerozyjnej oraz wirującą elektrodę w roli narzędzia. Przedstawione wyniki badań uwzględniają wydajność, dokładność procesu obróbki oraz jego wpływ na strukturę warstwy wierzchniej. Przedstawione badania mają na celu aplikację zaproponowanej technologii obróbki dla potrzeb wytwarzania narzędzi skrawających z kompozytów zawierających ziarna diamentowe.
EN
The paper presents results of researches in the area of hybrid electrochemical-discharge machining of diamond based composite materials for the needs of cutting tools manufacturing. Presented results include machining process accuracy, efficiency and its influence on the surface layer of machined composites.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents analysis of influence of parameters and conditions of grinding process using diamond grinding wheels with ceramic bond (Ba23 bis, W1) on the geometrical structure and quality of machined cemented carbides (H10S) and composite materials (BNDCC). During performed analyses there was calculated the material removal rate Qw, specific material removal rate Q’w and G coefficient. There was performed comparative analyses of achieved results for various materials. There is also presented influence of machining conditions on the material removal process efficiency and quality of surface after machining of composite materials (DDCC and BNDCC) when using non-conventional machining processes: electrodischarge wire cutting (WEDM), electrochemical machining with rotating tool electrode (RECM) and hybrid process of electrochemical-electrodischarge machining with rotating tool (R-ECDM) with grinding wheel and metal disk as the tool electrode.
PL
W artykule przeanalizowano wpływ parametrów i warunków obróbki szlifowaniem ściernicami diamentowymi ze spoiwem ceramicznym (Ba23 bis, W1) na strukturę geometryczną powierzchni węglików spiekanych H10S oraz kompozytów (BNDCC). Topografię powierzchni obrabianej określono poprzez parametry wysokościowe, horyzontalne, obraz 2D i 3D. Obliczono wydajność ubytkową szlifowania Qw, właściwą wydajność ubytkową szlifowania Q’w oraz syntetyczny wskaźnik szlifowania G. Przeprowadzono analizę porównawczą uzyskanych wyników. Zaprezentowano również wpływ warunków obróbki na wydajność procesu oraz jakość powierzchni po obróbce kompozytów DDCC i BNDCC przy użyciu hybrydowej technologii obróbki elektrochemiczno-elektroerozyjnej (z tarczą ścierną oraz dyskiem metalowym jako elektrodami roboczymi).
One of the research and development trends in nowadays manufacturing technology is integration of different manufacturing techniques into single machine tool. In the first part of the paper possibilities, goals, reasons and advantages of thermal and electrochemical interaction have been characterized. As literature review indicates such a connection can be realized as sequential or hybrid machining. The second part of the paper focuses on detailed analysis of laser assisted electrochemical process. For this purpose, the mathematical model of workpiece heating has been developed. Based on obtained results and literature review possibilities of technical realization and potential application have been discussed.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Z uwagi na coraz szersze zastosowania specjalnych trudnoobrabialnych materiałów oraz rosnące wymagania w zakresie wydajności i dokładności oraz jakości warstwy wierzchniej wyrobów obserwuje się dynamiczny rozwój wszystkich podstawowych procesów wytwarzania. Dodatkowym elementem wpływającym na rozwój metod wytwarzania jest coraz szersze stosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu Mikro i Nano - Elektro - Mechanicznych - Systemów (MEMS i NEMS), co wymusza produkcję mikro i nanoelementów. Sprostanie powyższym wymaganiom jest możliwe przez intensywny i zharmonizowany rozwój metod wytwarzania przez formowanie, usuwanie oraz dodawanie materiału. W artykule przedstawiono zarys podstawowych problemów wytwarzania ze szczególnym uwzględnieniem procesów niekonwencjonalnych i hybrydowych oraz problem integracji pomiędzy powyżej wymienionymi procesami wytwarzania a mikro i nanotechnologiami.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW