Comparison of surface topography after lens-shape end mill and ball endmill machining

• Autorzy: Żurek Piotr , Żurawski Karol , Szajna Artur , Flejszar Rafał , Sałata Marcin

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2021.4.2

Warianty tytułu

PL

Porównanie topografii powierzchni po obróbce frezem soczewkowym oraz kulistym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of comparative investigations concerning surface topography obtained as a result of machining the workpiece with ball end and lens-shape end mills. The analysis was conducted for various values of width of cutting ae and feed speed fz. The research results include the comparison of surface topography maps and parameters of linear and surface roughness. It was shown. as a result of the research. that the use of lens-shape end mill allows to obtain similar values of surface topography parameters to the obtained values in machining with ball end mill. while achieving more than twice the efficiency of machining. As a result. there was demonstrated the potential for the use of lens-shape end mills in finishing operations as a useful alternative to ball end mills.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań porównawczych topografii powierzchni uzyskanych po obróbce przedmiotu frezem kulistym oraz soczewkowym. Analizę przeprowadzono dla różnych wartości szerokości skrawania ae oraz prędkości posuwu fz. Wyniki badań obejmują porównanie map topografii powierzchni oraz parametrów chropowatości. liniowych i powierzchniowych. W wyniku badań wykazano. że zastosowanie freza soczewkowego pozwala na uzyskanie zbliżonych wartości parametrów topografii powierzchni jak po obróbce fezem kulistym. osiągając przy tym ponad dwa razy większą wydajność obróbki. W rezultacie wykazano potencjał zastosowania frezów soczewkowych w operacjach wykończeniowych jako użytecznej alternatywy dla narzędzi kulistych.

Słowa kluczowe

EN

lens-shape end mill; barrel end mill; ball end mill; surface topography; surface roughness

PL

frez soczewkowy; frez baryłkowy; frez kulisty; topografia powierzchni; chropowatość powierzchni

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 4
• Strony: 9--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il. kolor., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Żurek Piotr

• Rzeszów University of Technology,Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics,Department of Manufacturing Techniques and Automation ul. Wincentego. Pola 2 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8735-6426

autor

Żurawski Karol

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Manufacturing Techniques and Automation ul. Wncentego. Pola 2 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7898-2628

autor

Szajna Artur

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Manufacturing Techniques and Automation ul. Wncentego. Pola 2 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3820-7272

autor

Flejszar Rafał

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Manufacturing Techniques and Automation ul. Wncentego. Pola 2 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5231-6494

autor

Sałata Marcin

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Manufacturing Techniques and Automation ul. Wncentego. Pola 2 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2338-4380

Bibliografia

• [1] Altintas. Y. Lee. P. 1998. “Mechanics and Dynamics of Ball End Milling.” Journal of Manufacturing Science and Engineering. Transactions of the ASME 120 (4): 684-92.
• [2] Arizmendi. M. Fernandez J.. López de Lacalle L. N.. Lamikiz A. Gil A. Sanchez J. A. Campa F. J. Veiga F. 2008. „Model development for the prediction of surface topography generated by ball-end mills taking into account the tool parallel axis offset. Experimental validation.” CIRP Annals - Manufacturing Technology 57 (1): 101-104.
• [3] Artetxe. E. Urbikain G. Lamikiz A. López-De-Lacalle L. N.. Gonzalez R. Rodal P. 2015. “A mechanistic cutting force model for new barrel end mills”. Procedia Engineering 132: 553-560.
• [4] Burek J. Żurek P. Żurawski K. Sułkowicz P. 2016. "Programowanie procesu 5-osiowej symultanicznej obróbki frezem baryłkowym w aplikacji HyperMILL". Mechanik 2016/5-6: 470-471.
• [5] Burek J. Żurek P. Żurawski K. 2016. "Porównanie chropowatości powierzchni złożonych po obróbce frezem barył-kowym oraz kulistym". Mechanik 2016/10: 1476-1477.
• [6] Burek J. Żyłka Ł. Żurek P. Żurawski K. Sałata M. 2017. "Badania symulacyjne warstwy skrawanej frezem baryłkowym". Mechanik 2017/8-9:714-716.
• [7] Burek J. Żurek P. Żurawski K. 2018 "Badania symulacyjne siły skrawania w procesie obróbki frezem baryłkowym". Mechanik 2018/10: 901-903.
• [8] Engin S. Altintas Y. 1999 „Generalized modeling of milling mechanics and dynamics: Part I - helical end mills.” American Society of Mechanical Engineers. Manufacturing Engineering Division 10: 345-352.
• [9] Ferry W.B.S. 2008 „Virtual five-axis flank milling of jet engine impellers.” The University Of British Columbia.
• [10] Ferry W.B. Altintas Y. 2008 „Virtual five-axis flank milling of jet engine impellers - Part I: Mechanics of five-axis flank milling.” Journal of Manufacturing Science and Engineering. Transactions of the ASME 130: 0110051-01100511.
• [11] Ghorbani. M.. Movahhedy M. R. 2019. “Extraction of Surface Curvatures from Tool Path Data and Prediction of Cutting Forces in the Finish Milling of Sculptured Surfaces.” Journal of Manufacturing Processes 45 (September): 273-89.
• [12] Larue. A. Altintas Y. 2005. „Simulation of Flank Milling Processes.” International Journal of Machine Tools and Manufacture 45 (4-5): 549-59.
• [13] Ming L. Dongqing Y. Baohai W.. Dinghua Z. 2016. „Barrel cutter design and tool path planning for high-efficiency machining of freeform surface”. International Journal of Advanced ManufacturingTechnology 85 (912): 2495-2503.Olvera. D. E. Artetxe. M. Luo. and G. Urbikain. 2020. ,,5-axis milling of complex parts with barrel-shape cutter: cutting force model and experimental validation”. Procedia Manufacturing 48 (2019): 528-532.
• [14] Seyed Ehsan. L. K. Ismail L. 2017. „3D surface topography analysis in 5-axis ball-end milling”. CIRP Annals - Man-ufacturing Technology 66 (1): 133-136.
• [15] Urbikain. G. Olvera D. López de Lacalle L.N. 2016. „Stability Contour Maps with Barrel Cutters Considering the Tool Orientation.” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2016 89:9 89 (9): 2491-2501.
• [16] Urbikain. G. Artetxe E. López de Lacalle L. N. 2017. „Numerical simulation of milling forces with barrel-shaped tools considering runout and tool inclination angles” Applied Mathematical Modelling 47: 619-636.
• [17] Urbikain. G. L. N.López de Lacalle. 2018. „Modelling of surface roughness in inclined milling operations with circle-segment end mills”. Simulation Modelling Practice and Theory 84: 161-176.
• [18] Urbikain Pelayo. G. 2019. “Modelling of static and dynamic milling forces in inclined operations with circle-segment end mills”. Precision Engineering 56 (3): 123-135.
• [19] Urbikain Pelayo G. Olvera-Trejo D. Luo M. López-De-Lacalle L. N. Elias-Zuniga A. 2021. „Surface roughness prediction with new barrel-shape mill considering runout: Modeling and validation”. Measurement 173: 1-10.
• [20] Wang. D., Wu Yi C., Tian L., Ru Feng X. 2009. „Five-axis flank milling of sculptured surface with barrel cutters”. Key Engineering Materials 407-408 (2): 292-297.
• [21] Wojciechowski S. 2014 „Siły w procesie skrawania frezem kulistym zahartowanej stali” Politechnika Poznańska. Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania. Poznań.
• [22] Yao An. L. Qing Zhen B. Bao Rui D. Shu Lin C.. Li Min Z. Kai H. 2014. „Five-axis strip machining with barrel cutter based on tolerance constraint for sculptured surfaces” International Journal of Mechanical Aerospace. Industrial Mecatronic and Manufacturing Engineering 8 (10): 1779-1784.
• [23] EMUGE Corp. „Circle Segment Cutters.” https://www. emuge.com/sites/default/files/literature/Circle-Segment-Turbine-Catalog-2020.pdf (2021.07)
• [24] Hoffman Group. „Dynamic 5-axis milling with GA- RANT PPC mills and PPC indexable inserts.” https:// www.hoffmann-group.com/US/en/hus/ areas-of-application/machining/solid-carbide-barrel-milling-cutter-garant-ppc/e/68093/. (2021.07).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).