A new method for determining and evaluating the accuracy of the cutting tool wear curve independent of the cutting parameters in profile turning processes with point-tip tools

• Autorzy: Zawora J.

Warianty tytułu

PL

Nowa metoda wyznaczania i oceny dokładności krzywej zużycia ostrza niezależnej od parametrów skrawania w procesach toczenia kształtowego narzędziami punktowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The major goal of this work is to present a new method for determining the relationship of the cutting tool wear VBB = f(t/T) independent of the cutting parameters and to perform local statistical evaluation of its accuracy. It is connected with contour turning processes employing form tools, in varying machining conditions. The method is valid for a particular machine tool-clamping device-part-tool system, and accepted range of machining parameters: cutting speed, feed rate, depth of cut taken as perpendicular to the axis, angle of the contour. Processes of contour turning with point-tip tool may be implemented on CNC lathes, auto-lathes and tracer lathes with hydraulic control. The wear function which would be independent of the cutting parameters is founded on the sets of experimental results using the technique of experimental design. Box Wilson 5-level experimental design of second order, orthogonal, rotatable, compositional, for four-dimensional factor space was employed. Analytical description of the function was adopted, as a certain degree polynomial satisfying a condition of passing through the point at the coordinate system origin. Tool wear characteristics was determined by two methods: averaging of polynomials representing individual experiments and the approximation of all the tests together. The following requirements were taken into account: positive value of the function derivative and the lowest possible curve undulations. The averaging the coefficients of polynomials was selected as the best method. The local assessment of tool point wear curve accuracy has been performed by analyzing the course of the confidence level local values in the measurement points determined using dimensionless, coordinate t/T. The possible applications of tool wear curve were mentioned, VBB - tool edge wear level, the wear land on the flank in the B zone.

PL

W pracy zaprezentowano nową metodę wyznaczania krzywej zużycia ostrza VBC = f(t/T) niezależnej od parametrów skrawania i statystyczną lokalną ocenę jej dokładności. Dotyczy procesów toczenia kształtowego narzędziami punktowymi w zmiennych warunkach obróbki. Metoda jest prawidłową dla określonego układu OUPN i przyjętego zakresu wartości parametrów obróbki: prędkości skrawania, posuwu wypadkowego, głębokości skrawania oraz kąta zarysu. Procesy toczenia kształtowego narzędziami punktowymi są realizowane na tokarkach i automatach tokarskich CNC oraz tokarkach kopiarkach ze sterowaniem hydraulicznym. Podstawą do wyznaczenia krzywej zużycia niezależnej od parametrów skrawania są zbiory wyników badań doświadczalnych z zastosowaniem techniki planowania eksperymentów. Wprowadzono pięciopoziomowy plan doświadczeń Boxa Wilsona drugiego rzędu, ortogonalny, rotatabilny, kompozycyjny dla czterowymiarowej przestrzeni czynnikowej. Przyjęto analityczny opis krzywej w postaci wielomianu określonego stopnia z zadanym warunkiem przejścia krzywej przez punkt początku układu współrzędnych. Charakterystykę zużycia ostrza wyznaczono dwoma metodami: uśredniania wielomianów poszczególnych doświadczeń oraz aproksymacji wszystkich doświadczeń łącznie. Uwzględniono warunki: dodatniej wartości pochodnej i możliwie najmniejszego pofalowania. Jako najlepszą wybrano metodę uśredniania współczynników wielomianów. Dokonano lokalnej oceny dokładności krzywej zużycia ostrza za pomocą przebiegu lokalnych wartości poziomu ufności w punktach pomiarowych bezwymiarowej współrzędnej t/T. Wskazano na zastosowanie krzywej zużycia, VBB - współczynnik zużycia ostrza - wysokość starcia na powierzchni przyłożenia w strefie B.

Słowa kluczowe

EN

dimensionless wear curve; accuracy assessment; profile turning; point-tip tool

PL

bezwymiarowa krzywa zużycia; ocena dokładności; toczenie kształtowe; narzędzie punktowe

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 36, nr 2
• Strony: 15--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zawora J.

• Institute of Manufacturing Technology, Warsaw University of Technology, 00-663 Warsaw, Al. Niepodległości 222,

Bibliografia

• [1] D.M. HIMMELBLAU: Process analysis by statistical method. John Wiley & Sons, New York 1970.
• [2] K. JEMIELNIAK: Automatyczna diagnostyka stanu narzędzia i procesu skrawania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003.
• [3] K. JEMIELNIAK, L. KWIATKOWSKI, J. ZAWISTOWSKI: Możliwość przewidywania zużycia ostrza noża tokarskiego w zmiennych warunkach skrawania. Archiwum TBΜ PAN, t. 6, Warszawa 1987.
• [4] S. ZIĘTARSKI: Optimization of cutting conditions for turning NC/CAM. Proc. Conference of the Numerical Control Society, Cincinnati 1976.
• [5] J. ZAWORA: The mathematical model of profile-turning with point-tools and its application in aircraft industry. Journal of Aeronautica Integra, 4(2008)2.
• [6] K. JEMIELNIAK, L. KWIATKOWSKI, P. WRZOSEK: Difficulties in tool life predicting when turning with variable cutting parameters. Annals of the CIRP, 37(1985)1.