A new aspects of hard machining using CBN tools with variable tool corner radius and tool wear effect

• Autorzy: Grzesik W. , Żak K.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2017-0001

Warianty tytułu

PL

Nowe aspekty skrawania na twardo narzędziami z CBN ze zmiennym promieniem naroża i efektem zużycia ostrza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper some important mechanical cutting characteristics such as cutting forces, specific cutting energy and cutting power were determined when finish turning of hardened 41Cr4 alloy steel and AISI 52100 and JIS-SUJ2 bearing steels using CBN tools with variable tool corner radius based on the experimental study and literature data. The tool corner radius was varied from 400 to 2400 µm and, in addition, flank wear effect was taken into account. Moreover, surface roughness produced by CBN tools with different tool corner radius was compared and surface finish obtained was characterized in terms of potential functional performance. As a result, the changes of Ra and Rz roughness parameters and relevant material distribution curves and bearing parameters in the form of Symmetrical Curve of Geometrical Contact (SCGC) are presented.

PL

W pracy określono niektóre charakterystyki procesu skrawania m.in. składowe siły, energię właściwą i moc skrawania w wykańczającym toczeniu utwardzonej stali stopowej 41Cr4 oraz stali łożyskowej AISI 52100 i JIS-SUJ2 narzędziami z CBN o zmiennym promieniu naroża. W analizie wyników uwzględniono dane doświadczalne i literaturowe. Stosowano promień naroża w zakresie od 400 do 2400 µm. Ustalono również wpływ zużycia ostrza na powierzchni przyłożenia. Dodatkowo, porównano chropowatość powierzchni generowaną ostrzami z CBN o zmiennym promieniu naroża oraz potencjalne właściwości eksploatacyjne powierzchni. Uzyskano zmianę zależności parametrów chropowatości powierzchni Ra i Rz oraz parametrów udziału materiałowego w postaci symetrycznych krzywych kontaktu geometrycznego (SCGC) powierzchni – krzywych Kaczmarka.

Słowa kluczowe

EN

hardened steel; tool corner radius; cutting force; specific cutting energy; cutting power; surface roughness; surface material ratio

PL

stal utwardzona; promień naroża ostrza; składowe siły skrawania; energia właściwa skrawania; moc skrawania; chropowatość powierzchni; udział materiałowy powierzchni

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 41, nr 1
• Strony: 5--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzesik W.

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

autor

Żak K.

• Faculty of Mechanical Engineering, Opole University of Technology, 5th Mikołajczyka Str., 45-271 Opole, Tel: [phone], Fax: [phone]

Bibliografia

• [1] J.P. DAVIM (ed.): Machining of hard materials. Springer, London 2011.
• [2] W. GRZESIK: Advanced machining processes of metallic materials. Elsevier, Amsterdam 2017.
• [3] W. GRZESIK: Prediction of the functional performance of machined components based on surface topography: State of the art. Journal of Materials Engineering and Performance, 25(2016), 4460-4468.
• [4] R. CHUDY, W. GRZESIK: Comparison of power and energy consumption for hard turning and burnishing operations of 41Cr4 steel. Journal of Machine Engineering, 14(2015), 113-120.
• [5] Y.K. CHOU, H. SONG: Tool nose effects on finish hard turning. Journal of Materials Processing Technology, 148(2004), 259-268.
• [6] M. LIU, J. TAKAGI, A. TSUKUDA: Effect of tool nose radius and tool wear on residual stress distribution in hard machining of bearing steel. Journal of Materials Processing Technology, 150(2004), 234-241.
• [7] J.D. THIELE, S.N. MELKOTE: Effect of cutting edge geometry and workpiece hardness on surface generation in the finish hard turning of AISI 52100 steel. Journal of Materials Processing Technology, 94(1999), 216-226.
• [8] R. MAYER, J. KÖHLER, B. DENKENA: Influence of the tool corner radius on the tool wear and process forces during hard turning. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 58(2012), 933-940.
• [9] M.A. YALLESE, K. CHAOUI, L.B. ZEGHIB, J. F. RIGAL: Hard machining of hardened bearing steel using cubic boron nitride tool. Journal of Materials Processing Technology, 209(2009), 1092-1104.
• [10] G. BARTARYA, S.K. CHOUDHURY: State of the art in hard turning. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 53(2012), 1-14.
• [11] S.B. HOSSEINI, T. BENO, U. KLEMENT, J. KAMINSKI, K. RYTTBERG: Measurements and effects on white layer formation in AISI 52100. Journal of Materials Processing Technology, 214(2014), 1293-1300.
• [12] W. GRZESIK, T. WANAT: Comparative assessment of surface roughness produced by hard machining with mixed ceramic tools including 2D and 3D analysis, Journal of Materials Processing Technology, 169(2005), 364-371.
• [13] W. GRZESIK, B. DENKENA, K. ŻAK, T. GROVE, B. BERGMANN: Energy consumption characterization in precision hard machining. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 85(2016), 2839-2845.
• [14] W. GRZESIK, K. ŻAK: Friction quantification in the oblique cutting with CBN chamfered tools. Wear, 304(2013), 36-42.
• [15] W. GRZESIK: Generation and modelling of surface roughness in machining using geometrically defined cutting tools, in: Metal Cutting. Research Advances, Nova Science Publishers, New York 2010, 163-185.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).