Surface roughness of hardened steel after ball end milling with various surface inclination

• Autorzy: Wojciechowski Sz. , Twardowski P. , Chwalczuk T.

Warianty tytułu

PL

Chropowatość powierzchni zahartowanej stali po frezowaniu frezem kulistym ze zmiennym pochyleniem obrabianej powierzchni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work presented here, concentrates on the analysis of surface roughness after ball end milling with various surface inclination angle α and feed per tooth value fz. Experiments were carried out on hardened alloy steel (X153CrMoV12) plate with hardness approximately 60 HRC. Surface roughness parameters (Ra, Rz, RSm) were measured after the milling process in the range of the investigated kinematic parameters ((&alpha, fz), parallel to the feed motion direction. Measurements were made using surface profiler. On the basis of carried out research, the relevance analysis of the investigated factors (&alpha, fz) on the surface roughness was made. The research revealed, that in ball end milling process, both surface inclination angle a and feed per tooth fz have significant influence on the surface roughness parameters Ra, Rz values. In case of surface inclination angle this influence is described by a non-monotonous dependency. It was also found, that the dominative factor in the surface texture generation was not feed per tooth fz (according to kinematic-geometric model) but feed per revolution f, related to the dynamical cutter displacements.

PL

W artykule przedstawiono analizę chropowatości powierzchni otrzymanej podczas frezowania frezem kulistym zahartowanej stali stopowej (X153CrMoV12) o twardości około 60 HRC w zakresie zmiennych posuwów fz i kątów pochylenia osi frezu &alpha . Parametry chropowatości powierzchni (Ra, Rz, RSm) zmierzono profilografometrem, równolegle względem wektora kierunku ruchu posuwowego, w zakresie badanych parametrów kinematycznych (&alpha, fz). Z badań wynika, że kąt pochylenia osi frezu a oraz posuw fz mają istotny wpływ na wartości parametrów chropowatości Ra, Rz. Wpływ kąta pochylenia osi frezu &alpha jest opisany zależnością niemonotoniczną. Zaobserwowano również, że dominującym czynnikiem w kształtowaniu mikronierówności powierzchni nie jest posuw na ostrze fz (zgodnie z modelem kinematyczno-geometrycznym), lecz posuw na obrót f, związany z przemieszczeniami części roboczej narzędzia.

Słowa kluczowe

EN

surface roughness; milling; ball end mill; hardened steel

PL

chropowatość powierzchni; frezowanie; frez kulisty; zahartowana stal

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archives of Mechanical Technology and Automation
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 33, no. 1
• Strony: 55--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fig.

Twórcy

autor

Wojciechowski Sz.

• Institute of Mechanical Technology, Poznan University of Technology

autor

Twardowski P.

• Institute of Mechanical Technology, Poznan University of Technology

autor

Chwalczuk T.

• Institute of Mechanical Technology, Poznan University of Technology

Bibliografia

• [1] Becze C.E., Clayton P., Chen L., El-Wardany T.I., Elbestawi M.A., High-speed five-axis milling of hardened tool steel, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2000, 40, p. 869-885.
• [2] Bouzakis K.D., Aichouh P., Efstathiou K., Determination of the chip geometry, cutting force and roughness in free form surfaces finishing milling, with ball end tools, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2003,43, p. 499-514.
• [3] Brammertz P.H., Die entstehung der oberflachenrauheit beim feindrehen, Industrie Anzeiger, 1961, vol. 2, p. 5-32.
• [4] Fontaine M., Devillez Α., Moufki Α., Dudzinski D., Predictive force model for ball-end milling and experimental validation with a wavelike form machining test, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2006, 46, p. 367-380.
• [5] Kawalec M., Skrawanie zahartowanej stali i żeliwa narzędziami o zdefiniowanej geometrii, Poznań, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej 1990.
• [6] Kawalec M., Rybicki M., Kształtowanie powierzchni podczas dokładnego frezowania czołowego zahartowanej stali, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2003, vol. 23, nr 2, p. 61-66.
• [7] Ko T., Kim J.H.S., Lee S.S., Selection of the Machining Inclination Angle in High-Speed Ball End Milling, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2001, 17, p. 163-170.
• [8] Lamikiz Α., Lopez de Lacalle L.N., Sanchez J.A., Salgado M.A., Cutting force estimation in sculptured surface milling, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2004, 44,p. 1511-1526.
• [9] Miernik M., Szymkowski J., Wiącek M., Analysis of surface roughness profile after its machining in terms of nonlinear dynamics, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2004, vol. 4, p. 67-75.
• [10] Przestacki D., Szymański P., Metallographic analysis of surface layer after turning with laserassisted machining of composite A359/20SiCp, Kompozyty, 2011, nr 2, p. 102-106.
• [11] Schmitz T.L., Couey J., Marsh E., Mauntler N., Hughes D., Runout effects in milling: Surface finish, surface location error, and stability, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2007,47, p. 841-851.
• [12] Twardowski P., Wojciechowski S., Surface roughness analysis after ball end milling with various surface inclination of hardened steel, in: ICSM 2012 International Conference on Surface Metrology, Annecy - Mont Blanc, France, March 21-23, 2012.
• [13] Twardowski P., Wojciechowski S., Wieczorowski M., Mathia T. G., Selected Aspects of High Speed Milling Process Dynamics Affecting Machined Surface Roughness of Hardened Steel, Scanning, 2011, vol. 33, p. 386-395.
• [14] 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.
• [15] Wojciechowski S., Machined surface roughness including cutter displacements in milling of hardened steel, Metrol. Meas. Syst., 2011, vol. 18, no. 3, p. 429-440. 
• [16] Wojciechowski S., Pelic M., Twardowski P., Cutter displacements as a main factor in surface texture generation during cylindrical milling of hardened steel, in: ICSM 2012 International Conference on Surface Metrology, Annecy - Mont Blanc, France, March 21-23, 2012,