Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of cutting variables on bearing area curve parameters (BAC-P) during hard turning process

Hamdi A., Merghache Sidi Mohammed, Aliouane T.

Archive of Mechanical Engineering

|

2020

|

LXVII, nr 1

73--95

EN

Hard turning is a machining process that is widely used in the precision mechanical industry. The characterization of the functional surface texture by the ISO 13565 standard holds a key role in automotive mechanics. Until now, the impact of cutting conditions during hard turning operation on the bearing area curve parameters has not been studied (ISO 13565). The three parameters Rpk , Rk and Rvk illustrate the ability of the surface texture to resist friction. In this work, the main objective is to study the impact of cutting conditions (Vc, f and ap) of the hard turning on three parameters of the bearing area curve. The statistical study based on response surface methodology (RSM), analysis of variance (ANOVA) and quadratic regression were performed to model the three output parameters and optimize the input parameters. The experimental design used in this study is the Taguchi L25 orthogonal array. The results obtained show that the cutting speed has a greater effect on the bearing ratio curve (Rpk , Rk and Rvk ) parameters with a percentage contribution of 37.68%, 37.65% and 36.91%, respectively. The second significant parameter is the feed rate and the other parameter is significant only in relation to Rpk and Rk parameters.

2

Selected properties of Vanadis 8 tool steel after grinding and hard turning

Toboła D., Cyboroń J., Łętocha A.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 10

864--866

PL

Przeprowadzono dwa mechaniczne procesy modyfikacji warstwy wierzchniej (WW) stali narzędziowej Vanadis 8: szlifowanie oraz toczenie na twardo. Stal ta klasyfikowana jest jako wysokostopowa stal narzędziowa otrzymywana technologią metalurgii proszków (P/M). Obróbkę cieplną przeprowadzono w piecu próżniowym z hartowaniem w gazie aż do uzyskania twardości 64 ±1 HRC. Porównano struktury geometryczne powierzchni, mikrostrukturę, poziom naprężeń szczątkowych oraz zużycie ścierne WW uzyskane w wyniku tych procesów.

EN

Two mechanical processes of surface layer (SL) modification were performed on Vanadis 8 tool steel: grinding (G) and hard turning (HT). This steel is classified as powder metallurgy (P/M) high-alloyed tool steel. Heat treatment was carried out in vacuum furnaces with gas quenching until hardness of 64 ±1 HRC was achieved. Surface geometrical structures (SGS), microstructures, residual stress levels and wear resistance of SL resulting in these processes were compared.

3

Poprawa właściwości mechanicznych elementów wykonanych z proszku AlSi10Mg metodami SLS/SLM przez zagęszczenie warstwy wierzchniej spieków

Stwora A., Skrabalak G., Maszybrocka J.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 5-6

426--431

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań mających na celu poprawę właściwości mechanicznych elementów wykonanych ze stopu AlSi10Mg metodami selektywnego spiekania//topienia laserowego (SLS/SLM). W ramach prac sprawdzono wpływ zarówno obróbki wykończeniowej (toczenia na twardo oraz nagniatania tocznego), jak i orientacji próbek względem powierzchni płyty bazowej urządzenia SLS/SLM (0°, 45°, 90°) na wytrzymałość elementów. Przedstawiono też wyniki badań mikrostruktury i gęstości wykonanych elementów oraz określono wpływ obróbki wykończeniowej na stan warstwy wierzchniej.

EN

The paper presents results of experiments including application of finish machining (turning and burnishing) of samples produced with SLS/SLM, as well as influence of the sample orientation against the surface of base plate during building process (0°, 45°, 90°) on tensile strength of the produced samples. There are also presented results of microstructure examination and results of density measurements. The paper also discusses the state of samples surface layer depending on the applied finishing method.

4

Technological parameters of belt grinding process of hard steel

Hamdi A., Aliouane T., Bouzid D.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 4

843--853

EN

A mechanical workpiece in the field of the automobile industry (crankshaft, camshaft, valves, gear, synchronizer gearbox ... etc) is good quality, if it fulfills the function for which, it is destined. To ensure the required function of these workpieces, they are necessary for the purpose of machining a high precision superfinishing process. There are several methods of superfinishing in this area, for example: honing, polishing, belt grinding ... etc. The belt grinding is a mechanical manufacturing process by removing of material involving a tool called abrasive belt. It is complementary to the hard turning and recent compared to other process principle and objective. To date the cutting mechanism and its exact effect on the surface integrity remains unclear. This study allows optimizing the technological parameters, such as time of belt grinding, size of the abrasive grains, the rotation speed and lubrication, and seeing the influence of these parameters on the surface state of the hard steel.

5

Artificial neural network based tool wear estimation on dry hard turning processes of AISI4140 steel using coated carbide tool

Rajeev D., Dinakaran D., Singh S. C. E.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2017

|

Vol. 65, nr 4

553--559

EN

Nowadays, finishing operation in hardened steel parts which have wide industrial applications is done by hard turning. Cubic boron nitride (CBN) inserts, which are expensive, are used for hard turning. The cheaper coated carbide tool is seen as a substitute for CBN inserts in the hardness range (45–55 HRC). However, tool wear in a coated carbide tool during hard turning is a significant factor that influences the tolerance of machined surface. An online tool wear estimation system is essential for maintaining the surface quality and minimizing the manufacturing cost. In this investigation, the cutting tool wear estimation using artificial neural network (ANN) is proposed. AISI4140 steel hardened to 47 HRC is used as a work piece and a coated carbide tool is the cutting tool. Experimentation is based on full factorial design (FFD) as per design of experiments. The variations in cutting forces and vibrations are measured during the experimentation. Based on the process parameters and measured parameters an ANN-based tool wear estimator is developed. The wear outputs from the ANN model are then tested. It was observed that as the model using ANN provided quite satisfactory results, and that it can be used for online tool wear estimation.

6

Właściwości fizyczne warstwy wierzchniej po toczeniu zahartowanej laserowo stali

Nowakowski Z.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 10

1430--1431

PL

Przedstawiono wyniki badań toczenia zahartowanej laserowo stali 100Cr6 z użyciem ostrzy skrawających wykonanych z azotku boru (PCBN) oraz ceramiki mieszanej Al2O3 + TiC. Dokonano oceny mikrostruktury i mikrotwardości warstwy wierzchniej (WW). Omówiono czynniki wpływające na grubość białej warstwy oraz rozkład mikrotwardości WW.

EN

The research results regarding turning of laser hardened 100Cr6 steel, with the application of cubic boron nitride (PCBN) and mixed ceramics Al2O3 + TiC tools were presented. The evaluation of surface’s layer microstructure and microhardness was carried out. The factors influencing the thickness of white layer and microhardness distribution of surface layer werepresented.

7

Toczenie gwintu w stanie zahartowanym

Pytlak B.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 10

1474--1475

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dla toczenia gwintu falistego w stanie zahartowanym. Badania prowadzono w oparciu o metodykę Taguchiego, gdzie badano wpływ parametrów skrawania na siły skrawania i chropowatość powierzchni. Otrzymane wyniki badań wskazują na możliwość obróbki gwintu w stanie zahartowanym metodą toczenia.

EN

This paper presents results of the research for rope thread hard turning. The research was conducted according to the Taguchi methodology, where the influence of cutting parameters on cutting forces and surface roughness was investigated. The obtained results indicate the possibility of thread cutting by hard turning.

8

Możliwości zmniejszenia energochłonności obróbki sekwencyjnej stali utwardzonej

Chudy R., Grzesik W.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 10

1462--1463

PL

W artykule przedstawiono możliwości zmniejszenia energochłonności obróbki sekwencyjnej. Dokonano oceny efektywności energetycznej z uwzględnieniem wymaganej chropowatości powierzchni po dokładnym toczeniu i nagniataniu stali utwardzonej.

EN

The experimental study concerns the power consumption and surface roughness produced in a sequential machining process consisting of hard turning and ball burnishing operations under variable machining parameters. In particular, some machining routines including finish hard machining and both single and multi-pass ball burnishing of hard surfaces were performed and compared.

9

Investigation of sequential machining processes in terms of power consumption and surface quality

Chudy R., Grzesik W.

Journal of Machine Engineering

|

2016

|

Vol. 16, No. 3

67--74

EN

This paper presents the practical application of a power measurement system based on computer processing of signals generated by current and voltage sensors connected with spindle and axis driving electric motors. By using LabView data acquisition system, the total power and its components were recorded during machining operations. The experimental study concerns the power consumption and surface roughness produced in a sequential machining process consisting of hard turning and ball burnishing operations under variable machining parameters. In particular, some machining routines including finish hard machining and both single and multi-pass ball burnishing of hard surfaces were performed and compared. Finally, the optimization procedure based on these technological criteria was proposed.

10

Comparison of Power and Energy Consumption for Hard Turning and Burnishing Operations of 41CR4 Steel

Chudy R., Grzesik W.

Journal of Machine Engineering

|

2015

|

Vol. 15, No. 4

113--120

EN

This paper presents a new power measurement system which allows recording the power consumption profile and determining its components related to all the controlled axes. The system is based on computer processing of signals generated by current and voltage sensors connected to spindle and axis driving electric motors. It should be noted that these motors are controlled independently with different frequencies and voltages. By using LabVIEW data acquisition system, it is possible to record total power consumption and its components during a typical machining operation. This study concerns the power consumption in a sequence machining process consisting of hard turning and ball burnishing operations under variable machining conditions.

11

Effect of magnetorheological fluid on tool wear during hard turning with minimal fluid application

Sam Paul P., Varadarajan A. S., Mohanasundaram S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 15, no. 1

124--132

EN

Tool wear is a very complex phenomenon which can lead to machine down time, product rejects and can also cause problems to personnel. The present investigation aims at developing a magnetorheological fluid setup that can be attached to the tool holder for reducing tool wear during hard turning with minimal fluid application. The magnetorheological fluid acts as a viscoelastic spring with non-linear vibration characteristics that are controlled by parameters like the viscosity index of the fluid medium, shape of the plunger, current through the coil and size of the ferromagnetic particles. Cutting experiments were conducted to arrive at a set of magnetorheological fluid parameters that can offer better damping characteristics to minimize tool wear and promoting better cutting performance during turning of AISI 4340 steel of 46 HRC with minimal fluid application using hard metal insert with sculptured rake face. From the results, it was observed that the presence of magnetorheological fluid setup during hard turning with minimal fluid application attached to the tool holder reduces tool wear and brought forth better cutting performance. Commercialization of this idea is sure to benefit the metal cutting industry.

12

Monitoring of tool vibration for magnetorheological fluid controlled bar during turning of hardened AISI4340 steel

Paul P. S., Jazeel M., Varadarajan A. S.

Archive of Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. LXII, nr 2

237--255

EN

In recent times, the concept of hard turning has gained awareness in metal cutting as it can apparently replace the traditional process cycle of turning, heat treating, and finish grinding for assembly of hard, wear-resistant steel parts. The major apprehension in hard turning is the tool vibration, which affects the surface finish of the work piece, has to be controlled and monitored. In order to control tool vibration in metal cutting, a magnetorheological fluid damper which has received great attention in suppressing tool vibration was developed and used. Also an attempt has been made in this study to monitor tool vibration using the skewness and kurtosis parameters of acoustic emission (AE) signal for the tool holder with and without magnetorheological damper. Cutting experiments were conducted to arrive at a set of operating parameters that can offer better damping characteristics to minimize tool vibration during turning of AISI4340 steel of 46 HRC using hard metal insert with sculptured rake face. From the results, it was observed that the presence of magnetorheological damper during hard turning reduces tool vibration and there exist a strong relationship between tool vibration and acoustic emission (AERMS) signals to monitor tool condition. This work provides momentous understanding on the usage of magnetorheological damper and AE sensor to control and monitor the tool condition during turning of hardened AISI4340 steel.

PL

W ostatnich latach, w obróbce skrawaniem wzrasta zainteresowanie koncepcją toczenia na twardo, ponieważ może ono zastąpić tradycyjny proces toczenia, utwardzania i szlifowania stosowany przy wykonywaniu twardych, odpornych na zużycie cześci metalowych. Głównym problemem przy twardym toczeniu są wibracje narzędzia, które muszą być monitorowane i kontrolowane, gdyż wpływają na wykończenie powierzchni elementu obrabianego. W celu kontrolowania wibracji narzędzia przy obróbce skrawaniem autorzy zastosowali tłumik z płynem o właściwościach reologicznych sterowanych polem magnetycznym. Podjęto także próbę monitorowania wibracji na podstawie parametrów skośności i kurtozy sygnałów akustycznych (AE) emitowanych przez uchwyt narzędzia, mierzonych w warunkach bez tłumika i z tłumikiem magnetoreologicznym. Przeprowadzono szereg eksperymentów z toczeniem stali AISI4340 o twardości 46 HRC przy użyciu narzędzia z płytką z twardej stali, o geometrycznie kształtowanym ostrzu, firmy Taegu Tec. Otrzymano zbiór parametrów roboczych, wyznaczając na ich podstawie lepsze charakterystyki tłumienia i osiagając minimalizację wibracji narzędzia. Wyniki eksperymentów wskazują, że obecność tłumika magnetoreologicznego redukuje wibracje i że istnieje silna zależność miedzy wibracjami narzędzia i wartością skuteczną sygnału emisji akustycznych (AERMS). Praca przyczynia się do znacznie lepszego zrozumienia funkcji tłumika magnetoreologicznego i czujnika emisji akustycznych przy monitorowaniu stanu narzędzia przy toczeniu utwardzonej stali AISI4340.

13

A novel approach to enhance performance of multilayer coated carbide insert in hard turning

Shihab S. K., Khan Z. A., Siddiquee A. N., Khan N. Z.

Archive of Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. LXII, nr 4

539--552

EN

Flank wear of multilayer coated carbide (TiN/TiCN/Al2O3/TiN) insert in dry hard turning is studied. Machining under wet condition is also performed and flank wear is measured. A novel micro-channel is devised in the insert to deliver the cutting fluid directly at the tool-chip interface. Lower levels of cutting parameters yield the minimum flank wear which is significantly affected by cutting speed and feed rate. In comparison to dry and wet machining, insert with micro-channel reduces the flank wear by 48.87% and 3.04% respectively. The tool with micro-channel provides saving of about 87.5% in the consumption of volume of cutting fluid and energy.

PL

W pracy przedstawiono badania nad zużyciem krawędzi skrawającej wielowarstwowej płytki z ceramiki narzędziowej (TiN/TiCN/Al2O3/TiN) w toczeniu twardym na sucho. Badano także zużycie krawędzi skrawającej w warunkach toczenia na mokro. Nowatorskim rozwiązaniem było zastosowanie mikrokanału w płytce skrawającej, przez który płyn smarny dostarczany jest bezpośrednio do styku między narzędziem i wiórem. Uzyskany tą drogą niższy poziom parametrów skrawania zapewnia minimalne zużycie krawędzi skrawającej, na które w istotny sposób wpływają prędkość skrawania i szybkość posuwu. W porównaniu do warunków toczenia na sucho i na mokro, zastosowanie mikrokanału zmniejsza zużycie krawędzi skrawającej o odpowiednio 48,87% i 3,04%. Narzędzie z mikrokanałem zapewnia także oszczędność zużycia płynu smarnego i energii o ok. 87,5%.

14

Wpływ obróbki sekwencyjnej na topografię powierzchni stali utwardzonej

Grzesik W.

Mechanik

|

2014

|

R. 87 nr 5-6

350--365

PL

Celem przeprowadzonych badań była ocena skutków modyfikacji profilu (topografii) wstępnie kształtowanego w procesie toczenia stali 41Cr4 (utwardzonej do 57 HRC) ostrzem z CBN, a następnie poddanego nagniataniu kulką ceramiczną lub dogładzaniu oscylacyjnemu. W obu tych przypadkach obróbki sekwencyjnej następują zmiany profilu chropowatości w obrębie pików i/lub dolin, co prowadzi do zamierzonych zmian właściwości funkcjonalnych otrzymywanych powierzchni. Charakterystykę cech stereometrycznych obrobionych powierzchni oparto na zbiorze 12 Si 13 V-parametrów 3D. Uzyskane wyniki potwierdzają celowość zastosowania obróbki sekwencyjnej łączącej operacje kształtowania ubytkowego i bezubytkowego w celu otrzymania powierzchni o wymaganych właściwościach funkcjonalnych.

EN

The purpose of the research was to assess quality of surfaces produced by CBN hard turning and then, by ball burnishing or by superfinishing operations for improving surface finish of components made of high-strength, low alloy 41Cr4 steel hardened to 57 HRC. In both cases the surface roughness profiles were modified as desired for the service purposes. Machined surfaces were inspected for texture profiles using 3D scanning techniques. A set of 12 S and 13 V 3D roughness parameters and real 3D surface topographies produced by the above mentioned machining operations were estimated and determined. This investigation confirmed that these multiphase processes, including metal removal and non-removal machining forming, provide for surfaces with enhanced service properties.

15

Topografia powierzchni po bardzo dokładnym szlifowaniu taśmą ścierną

Grzesik W., Rech J.

Mechanik

|

2014

|

R. 87 nr 10

806--808

PL

Przedstawiono urządzenie i warunki technologiczne szlifowania taśmowego z minimalnym smarowaniem (MQL) powierzchni uprzednio toczonej ostrzem z CBN. Dokonano kompleksowej charakterystyki stereometrii powierzchni dla parametru Sa ok. 0,05 μm (50 nm), co praktycznie mieści się w zakresie nano. Przeprowadzono analizę właściwości eksploatacyjnych uzyskanych powierzchni.

EN

This paper presents special belt grinding head and specifies process requirements for such operation using minimum quantity of lubrication supply (MQL). Described are belt ground surfaces after finish hard turning by means of a CBN bit. A complex review of the surface was carried out for the roughness parameter Sa 0,05 μm (50 nm), which actually should be categorized as nano-range. Functional properties of the produced surfaces were examined.

16

Porównanie cech sterometrycznych chropowatosci powierchni tworzonych w toczeniu i szlifowaniu stali utwardzonej

Grzesik W.

Mechanik

|

2014

|

R. 87, nr 4

274--279

EN

The problems of switching from costly and environmentally detrimental grinding operations to hard turning or milling processes need further investigations with respect to surface quality of the as machined parts produced from hardened materials. In Author’s opinion these problems should be extended to the surface texture generated by these alternative operating methods analysis done would assist production engineers in selection of an optimum chain of machining operations.

17

Multi-objective optimization with adjusted PSO method on example of cutting process of hardened 18CrMo4 steel

Stryczek R., Pytlak B.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2014

|

Vol. 16, no. 2

236--245

PL

W pracy zaproponowano zmodyfikowaną metodę optymalizacji wielocząsteczkowej (PSO) dla problemów optymalizacji wielokryterialnej z dyskretną przestrzenią decyzyjną. W metodzie PSO zmieniono sposób określania momentu bezwładności, współczynnika uczenia oraz współczynnika społecznego. Dodatkowo wprowadzono elitaryzm oraz innowacyjny mechanizm hamowania cząstek chroniący je przed przekraczaniem dopuszczalnych granic przestrzeni decyzyjnej. Zaproponowane podejście zostało zweryfikowane na szeregu aktualnych funkcjach testowych oraz problemie optymalizacji procesu skrawania stali 18CrMo4 w stanie zahartowanym, gdzie porównano je z wynikami uzyskanymi za pomocą algorytmów genetycznych (GA). Uzyskane wyniki wskazują, że zaproponowane podejście jest względnie szybkie i wysoce konkurencyjne w stosunku do innych metod optymalizacji. Autorzy uzyskali bardzo różnorodne, zbieżne i w pełnym zakresie przebiegi frontu Pareto w przestrzeni kryteriów. W celu oceny jakości wygenerowanego zbioru Pareto dla każdego z prezentowanych przykładów wyznaczono ocenę opartą na pomiarze entropii oraz wskaźnika jakości IGD.

EN

In this paper a Modified Particle Swarm Optimization (PSO) method for multi-objective (MO) problems with a discrete decision space is proposed. In the PSO method the procedure to determine inertia weight, learning factor and social factor is modified. In addition, both an elitism strategy and innovative deceleration mechanism preventing the particles from going beyond the limits of decision space are introduced. The proposed approach has been applied to a series of currently used test functions as well as to optimization problems connected with finish hard turning operation, where the obtained results have been compared with those obtained by means of Genetic Algorithms (GA). The results indicate that the proposed approach is relatively quick, and thus it is highly competitive with other optimization methods. The authors have obtained a very good diversity, convergence and a maximum range of the Pareto front in the criteria space. In order to assess the quality of the generated Pareto set for each of presented examples, a rating has been determined based on the entropy measurement and inverted generational distance (IGD).

18

Effect of magnetic field on damping ability of magnetorheological damper during hard turning

Sam Paul P., Varadarajan A. S., Ajay Vasanth X., Lawrance G.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 3

433--443

EN

Tool vibration is a frequent problem in the manufacturing industry where metal cutting operation takes place. It affects the surface finish of the work piece, tool life, and produce irritating noise. In order to restrain tool vibration in metal cutting, it is necessary to develop and analyze suitable methods which increases stability and also improves the cutting performance. Magnetorheological damper has received great attention due to their ability to reversibly change from a free flowing, linear, viscous liquid to a semi-solid when exposed to magnetic field in just few milliseconds and also found to be effective on suppressing tool vibration. The present investigation aims at studying the effect of magnetic field on the damping abilities of the magnetorheological (MR) damper during hard turning operation. MR damper was characterized and the effect of magnetic field on damping ability of MR damper and cutting performances like tool vibration, cutting force, cutting temperature, tool wear and surface roughness were analyzed. From the result, it was observed that direction of magnetic field parameter on magnetorheological damper reduces tool vibration effectively and brought forth better cutting performance.

19

Evaluation of surface topography and bearing properties of hard turned surfaces using differently shaped PCBN tools

Smardziova M., Żak K.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2014

|

Vol. 38, nr 3

45--53

EN

This paper deals with hard turning using conventional and wiper polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) tools. 3D surface topographies and bearing area curves were determined and compared after hard turning with differently shaped cutting tools. Machined parts were made of a 100Cr6 (AISI 5210) hardened bearing steel with Rockwell hardness HRC=60 ± 1 HRC.

PL

W pracy przedstawiono analizę wyników badań procesu obróbki twardych materiałów po toczeniu ostrzami skrawającymi o geometrii konwencjonalnej i wiper wykonanych z PCBN. Określono krzywe udziału materiałowego powierzchni oraz topografię powierzchni po obróbce na twardo stali łożyskowej 100Cr6 (AISI 5210) wg DIN 17230 o twardości HRC 60±1.

20

Struktura geometryczna powierzchni w skrawaniu materiałów utwardzonych

Bogdan M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2013

|

z. 102

17-18

EN

This paper demonstrates characteristics of hard machining processing. Surface roughness and tool wear in hard turning using cubic boron nitride tools is presented. Additionally, this article shows potential advantages of hard turning process.