The investigation of cutting forces during cylindrical milling of hardened steel

• Autorzy: Wojciechowski Sz.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule poddano analizie składowe siły całkowitej F w procesie frezowania obwodowego zahartowanej stali frezem walcowym ze śrubową krawędzią skrawającą. Ze względu na dynamiczny charakter procesów obróbki z dużymi prędkościami (HSM) tradycyjny analityczno--doświadczalny model, nieuwzględniający przemieszczenia części roboczej frezu (np. pod wpływem bicia promieniowego ostrzy), jest niewystarczający do dokładnego opisu zmian składowych siły całkowitej. Z badań wynika, że niezależnie od wartości dosuwu promieniowego ae i kierunku oddziałującej siły (Fx, /%.), w procesie frezowania zmieniają się maksymalne chwilowe wartości sił przypadających na kolejne ostrza frezu. Na podstawie wyznaczonych doświadczalnie wykresów czasowych składowej posuwowej Fx i posuwowej normalnej Fv wyznaczono przebieg czasowy siły skrawania Fc.

EN

The work reported here investigates total cutting force F components during cylindrical milling of hardened steel with helical end mill. The conventional mechanistic model does not fit into dynamic character of HSM process due to missing displacement of the cutter aspect (e.g. induced by cutter run-out). Therefore total cutting force dynamical alterations cannot be described in details in this way. Carried out research have shown that in milling process maximal instantaneous force (Fx and Fv) alterations per each tooth can be found, independently of radial depth of cut ae value. On the base of experimentally measured instantaneous feed Fx and feed normal forces Fy, the time courses of cutting force Fc were determined.

Słowa kluczowe

PL

frezowanie obwodowe; składowe siły całkowitej; zahartowana stal; obróbka z dużymi prędkościami

EN

cylindrical milling; cutting forces; hardened steels; high speed machining

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 31, nr 2
• Strony: 77--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Wojciechowski Sz.

• Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Politechniki Poznańskiej

Bibliografia

• [1] Dmochowski J., Podstawy obróbki skrawaniem, Warszawa, PWN 1981.
• [2] Jayaram S., Kapoor S.G., DeVor R.E., Estimation of the specific cutting pressures for mechanistic cutting force models, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2001, 41, p. 265-281.
• [3] Kawalec M. i in., Doświadczalne podstawy efektywnego stosowania nowoczesnych materiałów i narzędzi skrawających w obróbce skrawaniem. Część 2. Struktura geometryczna powierzchni obrobionej zahartowanej stali po frezowaniu walcowo-czołowym różnymi narzędziami. Sprawozdanie z badań realizowanych w ramach DS, 22-564/09/DS, Instytut Technologii Mechanicznej Politechniki Poznańskiej 2009 (praca niepublikowana).
• [4] Kawalec M., Kroczak P., Wojciechowski S., Skrawalność w procesie toczenia stali 55NiCrMoV ze zróżnicowaną mikrostrukturą i mikrotwardoscią, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2009, vol. 29, nr 2, s. 21-30.
• [5] Merchant M.E., Mechanics of metal cutting process, J. Appl. Phys., 1945, 16, 318.
• [6] Olszak W., Obróbka skrawaniem, Warszawa, WNT 2009.
• [7] Oxley P.L.B., A strain hardening solution for the shear angle in orthogonal metal cutting, Int. J. Mech. Sci., 1989, 3, vol. 68.
• [8] Peigne G., Paris H., Brissaud D., Gouskov A., Impact of the cutting dynamics of small radial immersion milling operations on machined surface roughness, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2004, 44, p. 1133-1142.
• [9] Sabberwaal J., Chip section and cutting force during the milling operation, Ann. CIRP, 1961, 121.
• [10] Twardowski P., HSM machining stability during hardened steels milling process, in: Proceedings of the 9th biennial ASME conference on engineering system design analysis, ESDA 2008, July 07-09, Haifa, Israel.
• [11] Twardowski P., Staniek R., Wojciechowski S., The influence of high speed milling dynamics on surface roughness of hardened steel, in: Proceedings of 4th CIRP International Conference on High Performance Cutting, Nagaragawa Convention Center, Gifu, Japonia, 2010, p. 24-26.
• [12] Twardowski P., Wpływ dynamiki procesu frezowania zahartowanej stali na chropowatość powierzchni obrobionej w warunkach HSM, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2008, vol. 28, nr 2, p. 183-192.
• [13] Urbanski J.P., Koshy P., Dewes R.C., Aspinwall D.K., High speed machining of moulds and dies for net shape manufacture, Materials and Design, 2000, 21, p. 395-402.