Integral FFT analysis of signals of forces and surface profiles generated in CBN precision hard turning

• Autorzy: Żak K. , Grzesik W. , Nosol A. , Chudy R.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2018-0002

Warianty tytułu

PL

Zintegrowana analiza FFT sygnałów sił skrawania i profili chropowatości powierzchni generowanych w precyzyjnym toczeniu ostrzami z CBN

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an original approach to the prediction of deteriorations of the surface profiles produced on hardened steel parts using CBN tools. The experimental investigations involve recording of surface profiles and corresponding measurements of cutting forces resulting from variable feed rates of 0,05-0,1 mm/rev. As a result, machined surfaces with the Ra parameter ranging from 0,05 μm to 0,3 μm were produced. Both signals of recorded surface profiles and relevant cutting forces were processed using the FFT signal processing technique. The frequency characteristics including the signal amplitude and the wavelength were estimated from the power spectral density (PSD) spectra. A methodology for the prediction of surface profile deterioration based on the relation between the differences of the Rz (Ra) roughness parameter and signal amplitude is proposed.

PL

Artykuł przedstawia oryginalne rozwiązanie w przewidywaniu zniekształcenia profili powierzchni wytwarzanych elementów maszyn ze stali utwardzonej z użyciem narzędzi skrawających z PCBN. Badania doświadczalne obejmują pomiary profili powierzchni i określenia wartości składowych sił skrawania dla zmiany posuwu w zakresie 0,05-0,1 mm/obr. Powierzchnie po obróbce cechuje parametr chropowatości Ra od 0,05 μm do 0,3 μm. Zarówno sygnały zapisywanych profili powierzchni jak również i mierzonych składowych sił skrawania przetwarzano z użyciem techniki FFT. Także charakterystyki częstotliwościowe amplituda sygnału i długość fali były wyznaczane na podstawie gęstości widmowej mocy (GWM). Zaproponowano metodologię przewidywania zniekształcenia profili powierzchni uwzględniającą korelację zmiany parametru chropowatości powierzchni Rz i amplitudy sygnału.

Słowa kluczowe

EN

precision hard turning; PCBN cutting tools; frequency characteristics; surface profile deterioration

PL

toczenie precyzyjne; narzędzia skrawające PCBN; charakterystyki częstotliwościowe; zniekształcenie profili powierzchni

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 42, nr 1-4
• Strony: 21--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Żak K.

• Faculty of Mechanical Engineering, Opole University of Technology, 45-271 Opole, 5th Mikolajczyka Str., Poland

autor

Grzesik W.

• Faculty of Mechanical Engineering, Opole University of Technology, 45-271 Opole, 5th Mikolajczyka Str., Poland

autor

Nosol A.

• Faculty of Mechanical Engineering, Opole University of Technology, 45-271 Opole, 5th Mikolajczyka Str., Poland

autor

Chudy R.

• Faculty of Mechanical Engineering, Opole University of Technology, 45-271 Opole, 5th Mikolajczyka Str., Poland

Bibliografia

• [1] W. GRZESIK: Advanced machining processes of metallic materials. Elsevier, Amsterdam 2017.
• [2] J.P. DAVIM (ed.): Metal cutting. Recent advances, Nova, New York 2010, Chapter 6, W. GRZESIK, S. BROL: Generation and modeling of surface roughness in machining using geometrically defined cutting tools, 163-185.
• [3] W. GRZESIK: Prediction of surface topography in precision hard machining based on modeling of the generation mechanisms resulting from a variable feed rate. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 94(2018), 4115--4123.
• [4] F. ANCIO, A.J. GAMEZ, M. MARCOS: Study of turned surfaces by principal component analysis. Precision Engineering, 43(2016), 418-428.
• [5] P.R. PROVENCHER, M. BALAZINSKI: Principal component idealization of the dominant modes of variability in the mechanics of the cutting process in metal turning. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 95(2018), 1665-1676.
• [6] J.P. COSTES, A predictive surface profile model for turning based on spectral analysis, Journal of Materials Processing Technology, 213(2013), 94-100.
• [7] Understanding the frequency spectrum, Mountains Map.v.6, User guide.
• [8] W. GRZESIK, K. ŻAK: A new aspects of hard machining using CBN tools with variable tool corner radius and tool wear effect. Advances in Manufacturing Science and Technology, 41(2017), 5-20.
• [9] W. GRZESIK, K. ŻAK, P. NIESŁONY, R. CHUDY: Detection of the occurrence of cutting vibration in surface profiles generated in CBN precision hard turning, Proc. of 4th CIRP Conference on Surface Integrity (CIRP CSI). Procedia CIRP (2018), Reference No. PROCIR 394787.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).