Analytical modelling of the tool-chip interface temperature in orthogonal machining with effects of multilayer cutting tool coatings.

• Autorzy: Grzesik W.

Warianty tytułu

PL

Analityczne modelowanie temperatury w strefie styku wiór-ostrze w skrawaniu ortogonalnym z uwzględnieniem efektów wielowarstwowych powłok narzędziowych.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The investigation is devoted to the thermal problems in dry orthogonal turning of a C45 medium carbon steel with natural contact tools treated with multilayer coatings with an intermediate Al2O3 layer. New hybrid analytical models for estimating heat partition to the chip and the tool-chip interface temperature are proposed. Furthermore, the physic-based modelling concept, which applies composite layer approach is developed to estimate the average and maximum steady-state tool-chip surface temperatures in orthogonal turning. Experiments using natural tool-work, thermocouples have verified that the models proposed predict accurately, the average temperatures and estimate their maximum values of uncoated and two multilayer coated tool for cutting speeds ranging from 90 to 120 m/min.

PL

Praca dotyczy problemów cieplnych pojawiających się w skrawaniu na sucho stali średniowęglowej C45 ostrzami płaskimi pokrytymi wielowarstwowymi powłokami z przejściową warstwą ceramiczną Al2O3. Zaproponowano nowe hybrydowe modele analityczne do wyznaczenia ilości ciepła przepływającego do wióra i temperatury kontaktowej. Średnią i maksymalną temperaturę w strefie kontaktu wyznaczono, wprowadzając monolityczną powłokę o zastępczej przewodności i dyfuzyjności cieplnej. Weryfikacja zastosowanych modeli, oparta na pomiarach temperatury metodą termopary naturalnej, potwierdziła możliwość dokładnego ustalenia temperatury kontaktowej w przedziale prędkości skrawania 90-240 m/min.

Słowa kluczowe

EN

machining; multilayer coating; interface temperature

PL

obróbka skrawaniem; powłoka wielowarstwowa; temperatura kontaktowa

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 29, nr 1
• Strony: 5--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Grzesik W.

• Technical University of Opole, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, phone [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] F. KLOCKE, T. KRIEG: Coated tools for metal cutting - features and applications. Annals CIRP, 48(1999)2, 1-11.
• [2] W. GRZESIK: An investigation of the thermal effects in orthogonal cutting associated with multilayer coatings. Annals CIRP, 50(2001)1, 53-56.
• [3] W. GRZESIK: Advanced Protective Coatings for Manufacturing and Engineering. Hanser Gardner, Cincinnati 2003.
• [4] T. OBIKAWA et al.: Wear characteristic of alumina coated and alumina ceramic tools. J. Mater. Proc. Technol., 63(1997), 211-216.
• [5] M.A. DAVIES et al.: On the measurement and prediction of temperature fields in machining AISI 1045 steel. Annals CIRP, 52(2003)1, 77-80.
• [6] Y.-C. YEN et al.: Computer simulation of orthogonal cutting using a tool with multiple coatings. Proc. 6th CIRP Int. Workshop on Modeling of Machining. Hamilton 2003, 119-130.
• [7] F.P. INCROPERA, D.P. De WITT: Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Edward Arnold, London 1990.
• [8] M.C. SHAW: Metal Cutting Principles. Clarendon Press, Oxford 1989.
• [9] T. KATO, H. FUJI: Energy partition in conventional surface grinding. J. Manuf. Sci. Eng., 121(1999), 393-398.
• [10] W GRZESIK, P. NIESŁONY: A computational approach to evaluate temperature and heat partition in machining with multilayer coated tools. Int. J. Mach. Tools Manufact., 43(2003), 1311-1317.
• [11] G. BOOTHROYD, W.A. KNIGHT: Fundamentals of Machining and Machine Tools. Marcel Dekker, New York and Basel 1989.
• [12] S.S. SILIN: Similarity Methods in Metal Cutting. Mashinostroenie, Moscow (in Russian) 1981.
• [13] A.U. ANAGONYE, D.A. STEPHENSON: Modeling cutting temperatures for turning inserts with various tool geometries and materials. J. Manuf. Sci. Eng., 124(2002), 544-552.