Operational tests of wear dynamics of drills made of low-alloy high-speed HS2-5-1 steel

• Autorzy: Jaworski J. , Kluz R. , Trzepieciński T.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2016.2.15

Warianty tytułu

PL

Badania eksploatacyjne dynamiki zużycia wierteł z niskostopowej stali szybkotnącej HS2-5-1

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

To determine the effect of drill wear on the value of the axial force and cutting torque, a series of durability tests of drills with a diameter of 10 mm made of high-speed steel HS2-5-1 were carried out. The investigations were conducted during the durability period and at constant values of cutting parameters. The tests were carried out while drilling holes in samples made of C45 steel and EN-GJS-500-7 cast iron. The dynamics of wear on all parts of the drill was also determined. It has been shown that while drilling with different values of cutting parameters, there is a loss of machinability for different values of the wear indicators. While drilling with high cutting speeds and with small feeds, there is a loss of cutting ability in the area of accelerated wear. The application of TiN coating does not change the controlled wear locations. TiN coating only reduces the intensity of wear on the tool flank, which increases the durability of the drill.

PL

W celu określenia wpływu zużycia wierteł na wartość siły osiowej oraz momentu skrawania przeprowadzono serię badań trwałościowych wierteł o średnicy 10 mm wykonanych ze stali szybkotnącej HS2-5-1, przy stałych parametrach skrawania, w czasie jednego przyjętego okresu trwałości. Badania prowadzono podczas obróbki otworów na próbkach ze stali C45 oraz z żeliwa ENGJS500-7. Określono również dynamikę zużycia na wszystkich częściach skrawających wiertła. Wykazano, że podczas eksploatacji wierteł z różnymi parametrami skrawania, utrata ich skrawności następuje dla różnych wartości wskaźników zużycia. Podczas wiercenia z dużymi prędkościami skrawania i małymi posuwami, utrata skrawności wiertła następuje w obszarze przyspieszonego ich zużycia. Naniesienie powłoki TiN nie zmienia kontrolowanych miejsc zużycia a tylko zmniejsza intensywność zużycia na powierzchni przyłożenia, co powoduje wzrost trwałości wiertła.

Słowa kluczowe

EN

wear dynamics; cutting torque; high-speed steel; drilling; wear

PL

dynamika zużycia; moment skrawania; stal szybkotnąca; wiercenie; zużycie

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 18, no. 2
• Strony: 271--277
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jaworski J.

• Department of Manufacturing and Production Engineering Rzeszow University of Technology Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

autor

Kluz R.

• Department of Manufacturing and Production Engineering Rzeszow University of Technology Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

autor

Trzepieciński T.

• Department of Materials Forming and Processing Rzeszow University of Technology Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• 1. Cichosz P. Narzędzia skrawające. Warszawa: WNT, 2006.
• 2. Baldan A, Cuppini D, D'errico G, Rutelli G. Tool wear monitoring based on cutting power measurement. Wear 1990; 139: 303-311, http://dx.doi.org/10.1016/0043-1648(90)90052-C.
• 3. Czechowski K, Profeska-Filip I, Fedaczyński A. PVD coatings on ceramic materials cutting inserted. Surface Engineering 2005; 2: 19-24.
• 4. Dolinšek S. Work-hardening in the drilling of austenitic stainless steels. Journal of Materials Processing Technology 2003; 133: 63-70, http://dx.doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00245-5.
• 5. Gawlik J. Prognozowanie stanu zużycia ostrzy narzędzi w procesie skrawania. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 1988.
• 6. Gómez M P, Hey A M, Ruzzante J E, D'Attellis C E. Tool wear evaluation in drilling by acoustic emission. Physics Procedia 2010; 3: 819-825, http://dx.doi.org/10.1016/j.phpro.2010.01.105.
• 7. Grzesik W, Podstawy skrawania materiałów metalowych. Warszawa: WNT, 1998.
• 8. Grzesik W, Żak K. Investigations of surface textures produced by oblique machining of different workpiece materials. Archives of Materials Science and Engineering 2011; 52:46-53.
• 9. Huang B W, Kuang J H, Yu P P. Effect of crack on drilling vibration. Journal of Sound and Vibration 2009; 322: 1100-1116, http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2008.11.048.
• 10. Jaworski J. Development tendency of cutting tool materials. Przegląd Mechaniczny 2005; 11: 33-36.
• 11. Jaworski J, Trzepieciński T. Możliwości zapewnienia jakościowego wykonania narzędzi z oszczędnościowej stali szybkotnącej. Rzeszów: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, 2014.
• 12. Jaworski J, Kluz R, Trzepieciński T. Wpływ parametrów obróbki na miejsce powstawania zużycia i intensywność procesu zużywania wierteł. Tribologia 2014; 45: 81-90.
• 13. Jemielniak K. Automatyczna diagnostyka stanu narzędzia i procesu skrawaniem. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2002.
• 14. Jurko J, Berdis A., Gecák J, Nemcova J. Study of changes the tool wear of the cutting tool part of a cast iron GTW 35-04 while drilling. Applied Mechanics and Materials 2013; 404: 82-85, http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.404.82.
• 15. Kilickap E. Optimization of cutting parameters on delamination based on Taguchi method while drilling of GFRP composite, Expert Systems with Applications 2010; 37: 6116-6122, http://dx.doi.org/10.1016/j.eswa.2010.02.023.
• 16. Królczyk G M, Niesłonny P, Legutko S. Determination of tool life and research wear while duplex stainless steel turning. Archives of Civil and Mechanical Engineering 2015; 15: 347-354, http://dx.doi.org/10.1016/j.acme.2014.05.001.
• 17. Królczyk G, Gajek M, Legutko S. Predicting the tool life in the dry machining of duplex stainless steel. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2013; 15: 62-65.
• 18. Kuczmaszewski J, Pieśko P. Wear of milling cutters resulting from high silicon aluminium alloy cast AlSi21CuNi machining. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2014; 16: 37-41.
• 19. Leppert T, Peng R L. Surface residual stresses in dry turning of 0.45% C steel. International Centre for Diffraction Data 2009, 2009: 304-311.
• 20. Liu H S, Lee B Y, Tarng Y S. In-process prediction of corner wear in drilling operations. Journal of Materials Processing Technology 2000; 101: 152-158, http://dx.doi.org/10.1016/S0924-0136(00)00434-9.
• 21. Meena A, El Mansori M. Drilling performance of green austempered ductile iron (ADI) grade produced by novel manufacturing technology. International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2012; 59: 9-19, http://dx.doi.org/10.1007/s00170-011-3469-1.
• 22. Pancielejko M. Analiza mechanizmów zużycia wierteł ze stali HS6-5-2 z powłokami Ti(C, N) wytworzonymi metodą PVD, po badaniach eksploatacyjnych. Inżynieria Materiałowa 2010; 31: 1147-1152.
• 23. Przestacki D, Jankowiak M. Surface roughness analysis after laser assisted machining of hard to cut materials. Journal of Physics: Conference Series 2014: 483: 012019, http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/483/1/012019.
• 24. Semotiuk L. An analysis of the operational characteristics of innovative tool structures used in high speed rough milling processes. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2009; 11: 46-53.
• 25. Sinopalnikov W A, Grigoriev S N. Reliability and diagnosis of technological systems. Moscow: MGU Stankin, 2003.
• 26. Twardowski P, Legutko S, Krolczyk G M, Hloch S. Investigation of wear and tool life of coated carbide and cubic boron nitride cutting tools in high speed milling. Advances in Mechanical Engineering 2015; 7: 1-9, http://dx.doi.org/10.1177/1687814015590216.
• 27. Wartacz A, Świć A, Zubrzycki J. Zużycie ostrza narzędzia, a zmiana parametrów toczenia w kolejnych zabiegach. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2004; 4: 58-61.
• 28. Wieczorowski K, Matuszak A. Wpływ zużycia wiertła na dokładność wiercenia głębokich otworów. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 1997; 17: 67-71.
• 29. Yan J, Murakami Y, Davim J P. Tool design, tool wear and tool life, [in:] K. Cheng (ed.), Machining dynamics. Fundamentals, applications and practices. London: Springer-Verlag, 2009: 117-149, http://dx.doi.org/10.1007/978-1-84628-368-0_5.
• 30. Zabel A, Heilmann M. Deep hole drilling using tools with small diameters process analysis and process design, CIRP Annals - Manufacturing Technology 2012; 61: 111-114.
• 31. Zheng X, Zhang H, Xue K, Chen M, Zhang Y, Optimization of twist drill's geometry for cast iron. Key Enginnering Materials 2010; 431-432: 555-558, http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.431-432.555/
• 32. Zoriktuev V T, Nikitin Y A, Sidorov A S. Monitoring and prediction of cutting-tool wear. Russian Engineering Research 2008; 28: 88-91.