Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Probability-statistical estimation method of feed influence on the tangential cutting force under turning

Krupa V., Tymoshenko N., Kobelnyk V., Petrechko I.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2022

|

Vol. 114, nr 1

22--31

EN

Purpose: This research aims to develop the mathematical model and propose a method for estimating the feed stochasticity impact on the tangential cutting force during turning. The main reason for this research is that the existing models for determining the tangential component of the cutting force do not take into account the stochasticity of the feed rate. Design/methodology/approach: Measurements of tangential cutting force during turning on general-purpose lathes with known feed dispersion parameters were made. The mathematical model was developed, and dispersion characteristics (mean value, dispersion and mean square deviation) of the tangential cutting force component depending on the corresponding dispersion characteristics of the feed rate were obtained. The method of assessing the impact of stochasticity of the feed rate on the tangential cutting force is proposed. Findings: As the result of the carried-out investigations, it is proved that the stochasticity of the feed rate affects the dispersion of the tangential cutting force during turning. For specific conditions, the share of feed stochasticity in the dispersion of tangential cutting force component is from 40 to 60% and should be taken into account while prescribing rational cutting modes. Practical implications: The obtained results make it possible to adjust the cutting modes, particularly the amount of feed, under the conditions of real equipment to ensure certain power characteristics of the cutting process to prevent overloads during cutting. This investigation benefits to the establishment of additional factors affecting oscillations in the cutting process. Originality/value: The probabilistic-statistical approach is used in this investigation in order to prove that the stochasticity of the feed rate affects the dispersion of the tangential cutting force component.

2

The effect of changes in depth of cut and cutting speed of CNC toolpaths on turning process performance

Jarosz K., Niesłony P., Löschner P.

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2018

|

Vol. 38

40--44

EN

In this article, a novel approach to computer optimization of CNC toolpaths by adjustment of cutting speed vcand depth of cut apis presented. Available software works by the principle of adjusting feed rate on the basis of calculations and numerical simulation of the machining process. The authors wish to expand upon this approach by proposing toolpath optimization by altering two other basic process parameters. Intricacies and problems related totheadjustment of apand vcwere explained in the introductory part. Simulation of different variant of the same turning process with different parameter values were conducted to evaluate the effect of changes in depth of cut and cutting speed on process performance. Obtained results were investigated on the account of cutting force and tool life. The authors have found that depth of cut substantially affects cutting force, while the effect of cutting speed on it is minimal. An increase in both depth of cut and cutting speed affects tool life negatively, although the impact of cutting speed is much more severe. An increase in depth of cut allows for a more significant reduction of machining time, while affecting tool life less negatively. On the other hand, the adjustment of cutting speed helpsto reduce machining time without increasing cutting force component values and spindle load.

3

PDC single cutter: the effects of depth of cut and RPM under simulated borehole conditions

Majidi R., Miska S. Z., Tammineni S.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2011

|

T. 28, z. 1-2

283-295

EN

While the weight on bit (WOB) and rotary speed (RPM) are perhaps the most important drilling parameters affecting the rate of penetration, limited information are available about the fundamental mechanisms of rock destruction and the effect of cutting speed and the depth of cut during the cutting process. Experiments were carried out in a high-pressure facility with a 13 mm single PDC cutter to cut Carthage Marble and Indiana Limestone samples with depths of cut in the range of 0.02-0.12 inch and rotary speeds from 30 to 180 RPM at atmospheric and pressurized conditions. Our previous experimentations showed that an increase in the confining pressure as small as 150 psi could significantly increase the Mechanical Specific Energy (MSE) of the cutting process and reduce the efficiency by half. Recently performed atmospheric and pressurized single cutter tests, showed that a minimum depth of cut was required to efficiently drill the rock samples. MSE required to cut the rock, reached a minimum at depths of cut greater than 0.08 inches for both Indiana Limestone and Carthage Marble samples. Most promising were the results that showed a decrease in MSE at high rotational speeds (RPM>100) and atmospheric pressure, possibly indicating a change in rock failure mechanism. A mathematical model was derived from the balance of forces acting at the PDC cutter that constitutes a single linear relation between the cutting force and the normal force. The characteristic line acts as an indication of bit-rock interaction and can be used to detect the formation and cutter dullness. The model was verified using the experimental data from the single cutter tests. Such observations and analysis provide useful insights into the physics of cutter-rock interaction and are valuable to the improvements of drilling practices selection (WOB, rotary speed, etc) and the rates of penetration.

PL

O ile nacisk na świder (WOB) i prędkość obrotowa (RPM) są prawdopodobnie najistotniejszymi parametrami wiertniczymi mającymi wpływ na prędkość wiercenia, to niewiele jest informacji na temat podstawowych mechanizmów niszczenia skał i wpływu prędkości i głębokości zwiercania w procesie wiercenia. Przeprowadzono wysokociśnieniowe badania na 13 mm pojedynczym ostrzu PDC do cięcia próbek marmuru kartagińskiego i wapnia z Indiany na głębokość 0,02-0,12 cala przy prędkości obrotowej od 30 do 180 RPM w warunkach atmosferycznego i podwyższonego ciśnienia. Poprzednie eksperymenty wykazały, że nawet tak niewielki wzrost ciśnienia otaczającego jak 150 psi mógł istotnie zwiększyć energię mechaniczną procesu cięcia kosztem jego wydajności. Przeprowadzone niedawno testy na narzędziach z pojedynczym ostrzem w warunkach atmosferycznego i podwyższonego ciśnienia wykazały, że do skutecznego cięcia próbek skał konieczna była minimalna głębokość cięcia. Mechaniczna energia konieczna do przecięcia skały osiągnęła minimum dla głębokości cięcia większej niż 0,08 cala zarówno w przypadku próbek marmuru kartagińskiego jaki i wapnia z Indiany. Najbardziej obiecujące były wyniki, które charakteryzowały się spadkiem mechanicznej energii właściwej przy wysokich wartościach prędkości obrotowych (RPM>100) oraz ciśnienia atmosferycznego, prawdopodobnie wskazując na zmianę mechanizmu niszczenia skał. Z równowagi sił działających na ostrze PDC wyprowadzono model matematyczny będący zależnością liniową między siłami tnącymi a siłą normalną. Linia ta jest obrazem współdziałania koronki i świdra i można ją wykorzystać do określenia formacji i stępienia narzędzia. Model został zweryfikowany na podstawie wyników doświadczeń na pojedynczych ostrzach. Wyniki obserwacji i analiz dają wgląd w fizykę współoddziaływania ostra i skały stanowią cenną podstawę do lepszego doboru metod wiercenia (WOB, prędkość obrotowa, itd.) oraz zwiększenia postępu wiercenia.

4

A new approach of virtual finite element experimentation as a means for modeling advanced machining processes

Hassan A.I., Kosmol J.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2001

|

z. 15

143-148

EN

Despite the large number of models of advanced machining processes, such as abrasive waterjet machining (AWJM), which have been developed so far, there still has been confusion about the nature by which workpiece surfaces are eroded. The finite element method (FEM) could provide both qualitative and quantitative means in order to explain the AWJ erosion process. This paper presents an attempt to model the AWJM process using the powerful tool of the finite element method. The main objective is to develop an FE model which would enable to predict the depth of cut without any cutting experiments. In the new model, interaction of the abrasive particle with the workpiece material is traced at small time increments. The model accurately predicts the depth of cut as a result of AWJ impact and the FE results are in good agreement with experimental results.

PL

Nowe podejście do nieliniowego modelowania obróbki strumieniem wodnościernym (AWJM) metodą elementów skończonych jest przedmiotem referatu. To podejście uwzględnia ruch cząstki ścierniwa od momentu opuszczenia dyszy mieszającej aż do odbicia się od powierzchni przedmiotu obrabianego po wykonaniu pracy skrawania z bardzo małym krokiem czasowym rzędu 0,01 μs. Badania symulacyjne pozwoliły na śledzenie zagłębiania się cząstki ścierniwa w materiale przedmiotu. Wykazały że wzrost ciśnienia cieczy zwiększa głębokość penetracji cząstki ścierniwa a tym samym i głębokość cięcia strumieniem cieczy. Bardzo istotny jest także wniosek o niezwykle krótkim czasie procesu odkształcania się warstwy wierzchniej pod działaniem cząstki ścierniwa, który nie przekracza 0,5 μs. Można więc sądzić, że opracowany model elementów skończonych dokładniej symuluje wzajemne oddziaływania warstwy wierzchniej przedmiotu obrabianego i cząstki ścierniwa.

5

Próby modelowania obróbki strumieniem wodnościernym

Drozd W., Sokołowski A.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2001

|

nr 2

135-144

PL

Celem artykułu jest przedstawienie procesu identyfikacji modeli obróbki strumieniem wodnościemym z zastosowaniem sztucznych sieci neuronowych, konstruowanych z wykorzystaniem oprogramowania STATISTICA Neural Networks. Przedstawione podejście pozwoliło na wstępną ocenę i wskazanie tych parametrów obróbki, które są mniej istotne dla identyfikacji modeli, a tym samym mogą potencjalnie przyczynić się do optymalizacji procesu obróbki.

EN

An attempt of modelling of abrasive water jet machining is presented in the paper. In the form of introduction, such machining is shortly characterized and the principal advantages and disadvantages are depicted. Based on the emphasized complexity of the abrasive water jet machining, artificial neural networks are taken in to consideration as an modelling method. Such approach is justified by underlined in the paper major features of the neural networks comparing to other modelling techniques. The next part of the paper is related to description of the experimental investigation, which provided empirical data for the tests. In this case, the way of building the training set is presented. Finally, the results of neural network simulations are shown. The two types of models are discussed. The first one is considered as a global model. In contrast, the second type takes in to account a case related to machining with selected constant parameters, only. The quality of the determined models is expressed with RMS and maximum errors.

6

Investigation of the length of segment in orthogonal turn-milling (OTM)

Hassan A.I., Kosmol J.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2000

|

nr 1

231-242

EN

A relatively new process for machining of rotationally symmetrical workpieces could be achieved, if the rotation of the workpiece is combined with the motion of a rotating milling cutter, i.e. orthogonal turn-milling (OTM) process. In this paper, a theoretical study of the process kinematics was carried out. The effect of the working conditions; e.g. feed, speed ratio, depth of cut and relative position between the cutter and the workpiece axes, on the length of segment on the workpiece cross sectional contour was investigated in detail. The experimental results revealed that the speed ratio, plays an important role in affecting the length of segment while the depth of cut has no significant influence.

PL

Stosunkowo nowy proces skrawania przedmiotów obrotowo-symetrycznych można uzyskać łącząc obrót przedmiotu z ruchem obrotowym freza. Nazywany jest procesem ortogonalnym toczenia - frezowania. W artykule przedstawiono teoretyczne aspekty procesu z punktu widzenia kinematyki. Szczegółowo przedstawiono wpływ posuwu, stosunku prędkości, głębokości skrawania, położenia ostrza względem osi przedmiotu na długości segmentu skrawanego. Badania eksperymentalne pokazują, że stosunek prędkości posiada bardzo duży wpływ na długość segmentu, podczas gdy głębokość skrawania niezbyt duży.

7

Finite element modeling of abrasive waterjet machining (AWJM)

Hassan A.I., Kosmol J.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2000

|

nr 1

83-98

EN

Despite the large number of abrasive waterjet machining (AWJM) models developed so far, there still has been confusion about the nature by which workpiece surfaces are eroded. The finite element method (FEM) could provide both qualitative and quantitative means in order to explain the AWJ erosion process. This paper presents an attempt to model the AWJM process using the powerful tool of the finite element method. The main objective is to develop an FE model which would enable to predict the depth of cut without any cutting experiments. The new model takes into account the precise representation of the constitutive behaviour of the workpiece material under AWJ dynamic loading conditions. Interaction of the abrasive particle with the workpiece material is traced at small time increments. The model accurately predicts the depth of cut as a result of AWJ impact and the results are in good agreement with experimental results.

PL

Pomimo dużej liczby prac i modeli obróbki strumieniem wodno-ściernym, w dalszym ciągu nie jest wyjściowy mechanizm erozji materiału z przedmiotu obrabianego. Metoda elementów skończonych (MES) może umożliwić jakościową i ilościową ocenę procesu erozji. Referat przedstawia próbę opracowania modelu metodą elementów skończonych. Celem badań było przewidywanie głębokości cięcia drogą symulacji. Model uwzględnia dokładniejszą reprezentację właściwości materiałowych przedmiotu poddanego dynamicznemu działaniu strugi cieczy. Wzajemne oddziaływanie pomiędzy cząstką ścierniwa i przedmiotem są śledzone w bardzo małych odstępach czasu, rzędu mikrosekund. Badania symulacyjne potwierdziły, że głębokość cięcia jako efekt zderzenia cząstki ścierniwa z przedmiotem jest bardzo zbliżone do wartości uzyskanych z badań eksperymentalnych.