Deformations of selected milling cutters while milling Ti6Al4V alloy on a CNC machine tool, experimental tests and FEM modeling

• Autorzy: Kawalec A. , Magdziak M.

Warianty tytułu

PL

Odkształcenia wybranych typów frezów podczas frezowania stopu Ti6Al4V na obrabiarce sterowanej numerycznie, badania eksperymentalne i modelowanie MES

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents results of investigations focused on the determination of deformations of selected types of milling cutters fixed in the toolholder and spindle of a CNC machine tool used for finishing processes. The experimental investigations were performed on the DMU 80P duoBLOCK machine tool. The components Fx1, Fy and Fz of cutting forces were measured during the milling of workpieces made of the hard to machine Ti6Al4V alloy. The experimental studies were also done for computing the static stiffness of applied milling cutters used for finishing processes. The experimental data was used for the subsequent finite element modeling of those cutters. Finally, there were developed the regression models allowing to calculate the average total displacement of the loaded cutting edge. They can be subsequently used for the prediction of machining errors in finishing processes, especially in the case of machining products made of Ti6Al4V alloy.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań skupionych na wyznaczeniu odkształceń wybranych typów frezów zamocowanych w uchwycie wrzeciona obrabiarki CNC, stosowanych w procesach obróbki wykończeniowej. Badania eksperymentalne wykonano na obrabiarce DMU 80P duoBLOCK. Prowadzono pomiary składowych siły skrawania Fx1, Fy i Fz podczas frezowania przedmiotów wykonanych z trudno obrabialnego stopu Ti6Al4V. Wykonano pomiary umożliwiające wyznaczenie sztywności statycznej frezów do obróbki wykończeniowej. Wyniki badań eksperymentalnych zastosowano w modelowaniu frezów metodą elementów skończonych. Określono modele regresyjne, pozwalające obliczyć średnie wypadkowe przemieszczenie obciążonej krawędzi skrawającej narzędzia. Mogą one być stosowane do prognozowania błędów wykonania w procesach kształtowania wykończeniowego, zwłaszcza w przypadku kształtowania wyrobów ze stopu Ti6Al4V.

Słowa kluczowe

EN

CNC machine tool; milling cutter; stiffness; finite element analysis; machining errors

PL

obrabiarka CNC; frez; sztywność; analiza metodą elementów skończonych; błędy obróbki

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 35, nr 4
• Strony: 19--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kawalec A.

autor

Magdziak M.

• Department of Manufacturing Techniques and Automation, Rzeszów University of Technology, W. Pola 2, 35-959 Rzeszów, Poland,

Bibliografia

• [1] H. SCHWENKE, W. KNAPP, H. HAITJEMA, A. WECKENMANN, R. SCHMITT, F. DELBRESSINE: Geometric error measurement and compensation of machines - An update. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 57(2008)2, 660-675.
• [2] J. M. ZHOU, M. ANDERSSON, J. E. STAHL: Identification of cutting errors in precision hard turning process. Journal of Materials Processing Technology, 153-154(2004)10, 746-750.
• [3] M. A. SALGADO, L. N. LÓPEZ de LACALLE, A. LAMIKIZ, J. MUNOA, J. A SÁNCHEZ: Evaluation of the stiffness chain on the deflection of end-mills under cutting forces. Int. Journal of Machine Tools and Manufacture, 45(2005)6, 727-739.
• [4] T. AOYAMA, I. INASAKI: Performances of HSK interfaces under high rotational speeds. Annals of the CIRP, 50(2001)1, 281-284.
• [5] A. KAWALEC, M. MAGDZIAK, I. CENA: Measurement of free-form surfaces on CNC milling machine considering tool wear and small changes of its working length and offset radius. Advances in Manufacturing Science and Technology, 35(2011)1,25-40.
• [6] Sandvik Coromant, www.sandvik.coromant.com .
• [7] Kennametal, www.kennametal.com .
• [8] M. LUTZ: Wprowadzenie. Python. Helion, Gliwice 2009.
• [9] ADINA theory and modeling guide. ADINA R&D, Watertown, MA 2011. www.adina.com .
• [10] M. KLEIBER (red.): Komputerowe metody mechaniki ciał stałych. PWN, Warszawa 1995.
• [11] K.-J. BATHE: Finite element procedures. Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs 1996.
• [12] G. RAKOWSKI, Z. KACPRZYK: Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.
• [13] N. R. DRAPER, H. SMITH: Applied regression analysis. J. Willey & Sons, New York 1981.
• [14] D. F. EIKOTT, S. C. VELDHUIS: Isoparametric line sampling for the inspection planning of sculptured surfaces. Computer-Aided Design, 37(2005)2, 189-200.
• [15] D. F. EIKOTT, H. A. ELMARAGHY, W. H. ELMARAGHY: Automatic sampling for CMM inspection planning of free-form surfaces. Int. Journal of Production Research, 40(2002)11, 2653-2676.
• [16] D. F. EIKOTT, S. C. VELDHUIS: CAD-based sampling for CMM inspection of models with sculptured features. Engineering with Computers, 23(2007)3, 187-206.
• [17] M. O. SULEIMAN, R. SHIVAKUMAR: An intelligent sampling method for inspecting free-form surfaces. Int. Journal of Advanced Manufacturing Technology, 40(2009)11-12, 1125-1136.