Investigation on temperature distribution at the tool-chip interface under variable heat transfer conditions

• Autorzy: Grzesik W. , Bartoszuk M.

Warianty tytułu

PL

Badania rozkładu temperatury w strefie kontaktu wiór-powierzchnia natarcia w warunkach zmiennego ciepła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This papers analyzes quantitatively heat transfer problem in the cutting tool in a steady-state orthogonal cutting when using uncoated carbide tools and the X5CrNi18-9 stainless steel as a work material. Finite Difference Approach (FDA) is applied to predict the changes of temperature distribution, and both average and maximum temperatures at the tool-chip interface, resulting from different the heat flux configuration. Moreover, some realistic computing errors due to possible measuring variations of the tool-chip contact length and the intensity of heat source were considered in simulations. Basically, uniformly distributed plane, symmetrical and asymmetrical triangular, and symmetrical and asymmetrical trapezoid-type heat flux configurations were accounted for. It was found that the assumption of an asymmetrical trapezoidal shape of heat flux configuration provides the simulated results closer to the experimental data.

PL

W artykule przedstawiono analizę transferu ciepła w narzędziach skrawających w przypadku skrawania ortogonalnego w warunkach procesu ustalonego, przy użyciu niepowlekanych ostrzy węglikowych i skrawaniu stali austenitycznej X5CrNi18-9. Do symulowania zmian rozpływu ciepła w strefie skrawania stosowano metodę różnic skończonych. Średnią oraz maksymalną temperaturę kontaktu wyznaczano dla różnych konfiguracji źródeł ciepła. W obliczeniach uwzględniano wpływ zmiany długości kontaktu oraz intensywność źródła ciepła. Uwzględniono podstawowe, płaskie źródło ciepła, Źródło trójkątne oraz trapezowe symetryczne i niesymetryczne. Udowodniono, że trapezowy asymetryczny kształt źródła ciepła pozwala uzyskać dobre przybliżenie wyników symulacji do danych eksperymentalnych.

Słowa kluczowe

EN

orthogonal cutting; temperature distribution; FDA; finite difference method

PL

skrawanie ortogonalne; rozkład temperatury; metoda różnic skończonych

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 32, nr 3
• Strony: 5--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Grzesik W.

autor

Bartoszuk M.

• Dept. of Manufacturing Engineering and Production Automation, Opole University of Technology, 45-271 Opole, 5th Mikołajczyka St.,

Bibliografia

• [1] A. A. O. TAY: Review of methods of calculating machining temperature. J. Mat. Proc. Technol., 36(1993), 225-257.
• [2] F. KLOCKE, T. BECK, S. HOPPE, T. KRIEG et al.: Examples of FEM application in manufacturing technology. J. Mat. Proc. Technology, 120(2002), 450-457.
• [3] W. GRZESIK, M. BARTOSZUK, P. NIESLONY: Finite difference analysis of the thermal behaviour of coated tools in orthogonal cutting of steels. J. Mach. Tools Manuf., 44(2004), 1451-1462.
• [4] Ch. L. CHAN, A. CHANDRA: A boundary element method analysis of the thermal aspects of metal cutting process. J. Eng. Ind., 113(1991), 311-319.
• [5] A. J. R. SMITH, E. J. A. ARMAREGO: Temperature prediction in orthogonal cutting with a finite difference approach, Annals of the CIRP, 30(1981), 9-13.
• [6] I. LAZOGLU, Y. ALTINTAS: Prediction of tool and chip temperature in continuous and interrupted machining. J. Mach. Tools Manufact., 42(2002), 1011-1022.
• [7] W. GRZESIK: Analytical models based on composite layer for computation of tool-chip interface temperatures in machining steels with multilayer coated cutting tools, Annals of the CIRP, 54(2005)1, 91-94.
• [8] W. GRZESIK: Simulation of computational errors for tool-chip interface temperatures resulting from geometrical and thermal features of the heat source, presentation on WG(C) on thermal measurement in manufacturing, Paris 2004.
• [9] V. OSTAFIEV, A. KHARKEVICH, K. WEINERT, S. OSTAFIEV: Tool heat transfer in orthogonal metal cutting. J. Manuf. Sci. Eng., 121(1999), 541-549.
• [10] H. T. YOUNG, T. L. CHOU: Modelling of tool-chip interface temperature distribution in metal cutting, J. Mech. Sci., 36(1994)10, 931-943.
• [11] E. M. TRENT, P. K. WRIGHT: Metal cutting. Butterworth Heinemann, Boston 2000.