Analiza sił skrawania podczas toczenia węglików spiekanych WC-Co narzędziami z PCD

• Autorzy: Kowalczyk R. , Zębala W.

Warianty tytułu

EN

Analysis of cutting forces during sintered carbides turning by tools with PCD edges

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań składowych całkowitej siły skrawania podczas procesu toczenia węglików spiekanych WC-Co (25%Co i 15%Co) narzędziami z polikrystalicznego diamentu PCD. W czasie obróbki wykorzystano płytki o trzech promieniach zaokrąglenia r_ε W badaniach skupiono się nad wpływem r_ε, v_c, f oraz zawartości kobaltu Co dla stałej głębokości skrawania a_p równej 0.2 mm na wartość składowych całkowitej siły skrawania (F_f, F_p, F_c). Plan badań opracowany został według metody Taguchi'ego. Stwierdzono, że największy wpływ na siły skrawania ma promień zaokrąglenia r_ε. Największe wartości zarejestrowano dla składowej posuwowej siły F_f, mniejsze dla siły skrawania F_c, najmniejsze dla siły obwodowej F_p. Dla poszczególnych składowych sił skrawania przedstawiona została analiza wariancji ANOVA. Dzięki analizie ANOVA zauważono istotny wpływ dodatkowego czynnika na wartości powstających sił ze względu na dużą wartość wariancji błędu MS_e.

EN

The paper presents results of cutting force components research during sintered carbides turning (25 and 15 %Co) by tools with edge made of polycrystalline diamond PCD. The inserts with three different nose radii r_ε were used to machining. The main focus of the investigation are the r_ε, v_c, f and Co content influence at the constant depth of cut equals 0.2 mm on the cutting force components (F_f, F_p, F_c). The plan of research was made according to the Taguchi method. Based on the analysis of the mean factor effects on the cutting force components an indication the greatest influence for the nose radius r_ε from the research factors was possible. During sintered carbides turning, the highest values of the cutting forces were recorded for the feed force F_f, smaller for the main cutting force F_c and the lowest for the passive force F_p due to the high hardness of work piece materials. For particular components of the cutting force also ANOVA variance analyses were performed. The analyses allowed to notice another factor influence on the cutting forces regarding the big value of the error variance MS_e.

Słowa kluczowe

PL

toczenie; węgliki spiekane; polikrystaliczny diament; siła skrawania

EN

turning; sintered carbides; polycrystalline diamond; cutting force

• Wydawca: Wydawnictwo Wrocławskiej Rady FSNT NOT
• Czasopismo: Inżynieria Maszyn
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 18, z. 4
• Strony: 7--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalczyk R.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Zakład Technologii i Modelowania Procesów Obróbki, Kraków

autor

Zębala W.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Zakład Technologii i Modelowania Procesów Obróbki, Kraków

Bibliografia

• [1] COPPINI N.L., DINIZ A.E., BONANDI M., DE SOUZA E.M., BAPTISTA E.A., 2013, Hard Turning of Sintered Cemented Carbide Parts: A Shop Floor Experience, Procedia CIRP, 8, 368-373.
• [2] VENTURA C.E.H., KOHLER J., DENKENA B., 2013, Cutting edge preparation of PCBN inserts by means of grinding and its application in hard turning, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 6, 246-253.
• [3] GRZESIK W., 2001, Kierunki rozwoju obróbki skrawaniem, Inżynieria Maszyn, 6/2, 24-40.
• [4] FRATILA D., 2013, Sustainable Manufacturing Through Environmentally-Friendly Machining, Green Manufacturing Process and Systems Materials Forming Machining and Tribology, Springer Berlin Heidelberg, 1-21.
• [5] LOPEZ DE LACALLE L.N., LAMIKIZ A., FERNANDEZ DE LARRINOVA J., 2011, Machining of Hard Materials, Springer London, New York, 33-85.
• [6] NEWMAN S.T., NASSEHI A., IMANI-ASRAI R., DHOKIA V., 2012, Energy efficient process planning for CNC machining, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 5/2, 127-136.
• [7] KRAJNIK P., KOPAC J., 2004, Modern machining of die and mold tools, Journal of Materials Processing Technology, 157/157, 543-552.
• [8] JACKSON M.J., AHMED W., 2009, Machining with Nanomaterials, Springer, New York, 164-198.
• [9] NIŻANKOWSKI CZ., MATRAS A., 2010, Wpływ gatunku ścierniwa na dokładność wałków stalowych po szlifowaniu ściernicowym, Inżynieria Maszyn, 15/3, 55-68.
• [10] DOBRZAŃSKI L.A., 2002, Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• [11] DĄBROWSKI L., ŚWIERCH R., 2011, Struktura metalograficzna powierzchni po obróbce elektroerozyjnej, Inżynieria Maszyn, 16/3, 16-23.
• [12] JAWORSKA L., 2007, Diament, otrzymywanie i zastosowanie w obróbce skrawaniem, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• [13] BELMONTE M., FERRO P., FERNANDES A.J.S., COSTA F.M., SACRAMENTO J., SILVA R.F., 2003, Wear resistant CVD diamond tools for turning for sintered hardmetals, Diamond and Related Materials,12, 738-743.
• [14] BELMONTE M., OLIVERIA F.J., SACRAMENTO J., FERNANDES A.J.S., SILVA R.F., 2004, Cutting forces evaluation with tool wear in sintered hardmetal turning with CVD diamond, Diamond and Related Materials, 13, 843-847.
• [15] ALMEIDA F.A., OLIVEIRA F.J., SOUSA M., FERNANDES A.J.S., SACRAMENTO J., SILVA R.F., 2005, Machining hardmetal with CVD diamond direct coated ceramic tools: effect of tool edge geometry, Diamond and Related Materials, 14, 651-656.
• [16] SUNG-JUNG H., 2004, Micro Cutting of Tungsten Carbides with SEM Direct Observation Method, KSME International Journal, 18/5, 770-779.
• [17] ALMEIDA F.A., FERNANDES A.J.S., SILVA R.F., OLIVEIRA F.J., 2008, Re-sharpenable thick CVD diamond-coated Si3N4 tools for hardmetal turning, Surface and Coatings Technology, 201, 1383-1390.
• [18] SUNG-JUNG H., 2009, Environmentally conscious hard turning of cemented carbide materials on the basis of micro-cutting in SEM (2nd report): stress turning with three kinds of cutting tools, Journal of Mechanical Science and Technology, 23,1959-1966.
• [19] ALMEIDA F.A., FERNANDES A.J.S., OLIVEIRA F.J., SILVA R.F., 2009, Semi-orthogonal turning of hardmetal with CVD diamond and PCD inserts at different cutting angles, Vacuum, 83, 1218-1223.
• [20] NATH CH., RAHMAN M., NEO K.S., 2009, Machinability study of tungsten carbide using PCD tools under ultrasonic elliptical vibration cutting, International Journal Machine Tools and Manufacture, 49, 1089-1095.
• [21] ZHONG Z.W., PENG Z.F., LIU N., 2007, Surface roughness characterization of thermally sprayed and precision machined WC-Co and Alloy-625 coating, Materials Characterization, 58, 997-1005.
• [22] ZĘBALA W., KOWALCZYK R., 2014, Cutting Data Influence on Cutting Forces and Surface Finish During Sintered Carbide Turning, Key Engineering Materials, 581, 148-153.
• [23] ZĘBALA W., KOWALCZYK R., 2013, Badania procesu toczenia węglików spiekanych narzędziami z PCD, Innovative Manufacturing Technology 2013 ed. Magdalena Szutkowska, Kraków, 315-326.
• [24] ZĘBALA W., KOWALCZYK R., 2013, Cutting forces and surface roughness measurements during turning of sintered carbides parts, Development in Machining Technology ed. Wojciech Zębala and Ildiko Mankova, 3, 105-119.
• [25] ZĘBALA W., SŁODKI B., STRUZIKIEWICZ G., 2013, Productivity and reliability improvement in turning Inconel 718 alloy – case study. Poprawa produktywności i niezawodności toczenia stopu Inconel 718 – studium przypadku, Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability, 15, (4), 421-426.
• [26] MUNTEANU A.V., FETECAU C., PALADE L., VLAD D., 2010, Application of Taguchi Method for cutting force in turning high density polyethylene, Academic Journal of Manufacturing Engineering, 8/3.
• [27] YADOV U.K., NARANG D., ATTRI P.S., 2012, Experimental Investigation and Optimization of Machining parameters for surface roughness in CNC turning by Taguchi method, International Journal of Engineering Research and Applications, 2/4, 2060-2065.
• [28] WĄTROBA J., 2012, Wprowadzenie do analizy wariancji, StatSoft.