W artykule przedstawiono specyficzne cechy procesu produkcyjnego elementów o dużych gabarytach. Wskazano cechy specyficzne obróbki dużych elementów. Wnioski sformułowano na podstawie własnych badań autorów: eksperymentalnych i analitycznych.
EN
In this paper the specific features of the production process of elements with large dimensions were presented. Specific features of machining large machines’ elements were indicated. The conclusions were formulated on the basis of the authors’ own research: experimental and analytical.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Współcześnie w projektowaniu procesów technologicznych wiodącą rolę odgrywają systemy komputerowego wspomagania projektowania i wytwarzania CAD/CAM. Jest to związane z dominującą rolą obrabiarek sterowanych numerycznie w przemyśle wytwórczym. Typowym podejściem jest zamodelowanie gotowego przedmiotu w środowisku wybranego przez użytkownika programu CAD, a następnie jego import do programu CAM. Kolejnym krokiem jest zaprojektowanie technologii obróbki i wygenerowanie w programie CAM ścieżek narzędzia.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wybrane zagadnienia związane ze zwiększaniem produktywności obróbki skrawaniem. Podano przykłady wydłużania trwałości narzędzi poprzez osadzanie na ostrzach nanostrukturalnych powłok PVD. Omówiono podnoszenie produktywności poprzez dobór parametrów skrawania na podstawie badań obrabialności materiałów i możliwości Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania w tym zakresie. Zaprezentowano niektóre aspekty oceny skrawalności materiałów i skrawności ostrzy narzędzi oraz wpływu cieczy obróbkowych na te właściwości.
EN
Selected issues related to increasing the productivity of machining were presented. Examples of increasing the tool life by depositing nanostructured PVD coatings on blades are presented. The increase of productivity through selection of machining parameters based on material machinability tests was discussed. The possibilities of The Institute of Advanced Manufacturing Technology in this regards are presented. Some aspects of materials machinability evaluation and cutting abilities of tool edges, as well as effects of metal cutting fluids on these properties are discussed.produktywność, narzędzia, trwałość narzędzia, powłoki, skrawalność materiałów, skrawność ostrzy narzędzi
Purpose: The work is connected with the current trend related to the modification of tool surfaces with PVD and CVD methods through the deposition of coatings to increase their durability. The research results of coated tools tests that are carried out in industrial conditions are presented in details. Design/methodology/approach: Structure, chemical and phase composition investigations related to the mechanical and tribological properties of coatings produced on tool substrates and analysis of the results are included. Investigations of the properties of deposited coatings on the following tool materials were made: high speed steels, hot work tool steel, sintered carbides and SiAlON tool ceramics. Findings: Interpretation of production tests results of coated tools and an analysis of the wear mechanisms of tool blades in relation to the properties of coatings and their adhesion, in particular characterized in the scratch test, were described. Research limitations/implications: Adhesion scratch test cannot be the only and final method of such evaluation. For example a direct comparison of the results of the scratch tests of coatings is possible when adhesion is being examined of different coatings yet on the same type of the substrate. Practical implications: Based on the adhesion test results using the scratch test, the suitability of the coatings produced on the cutting tools can be quickly assessed. Originality/value: It was sought those parameters which characterize the properties of coatings, ones which would permit to effectively/practically assess the performance of tools with coatings produced, with an exclusion or limitation of long-term and expensive durability tests of tools that are carried out in industrial conditions.
Friction drilling as a non-chip drilling method requires a special formed tool. This tool can be combined with conventional drilling machines as well as milling machines, also CNC ones. The choice depends only on the factors related to production volumes. Tool must have high durability properties to reach proper efficiency level. This means the number of boreholes that can be formed while maintaining the shape and structure of the surface within the dimensions tolerances limits. High temperature in the process also causes high durability properties. These article presents a review of possible solutions on tools mounting devices and tools functionality used in friction drilling process.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zastosowanie powłok ochronnych na ostrza skrawające wydłuża trwałość narzędzi, co bezpośrednio przekłada się na zwiększenie produktywności. Zwiększenie prędkości skrawania oraz stosowanych posuwów, skrócenie przestojów maszyn związane z wymianą narzędzi, niższe wartości parametrów chropowatości to główne zalety stosowania narzędzi pokrywanych.
EN
The use of protective coatings on cutting edges in creases tool life, which directly translates into increased productivity. Increased cutting speed and feed rates, shortening machine downtime associated with tool replacement, lower roughness values are the main benefits of using overlay tools.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: Purpose of this paper is to present results obtained during developing new cutting tools for individual tool industry. The aim of the research was to develop customized ball end milling tools with longer tool-life. Design/methodology/approach: to this study of development of new tools was over four successive sets of experiments, where the tool material, cutting edge preparation (cutting edge radius), rake angle and coating were selected for achieving longer tool-life. Tool-life was monitored over measuring tool wear on the flank face of the tool; maximum allowed tool wear was set to VB = 0.3 mm. Findings: of this study are showing that with right combination of the tool material, cutting edge radius, rake angle and appropriate coating, tool-life can be prolonged significant. Research (and practical) implications: implications are reflected in the substituting of all used milling tools from renowned manufacturers with these newly developed tools in this tool industry. Originality/value: of this paper is visible over significant improvement in tool-life of milling tools, especially for the company who will be using these tools in their production.
Jednym z czynników determinujących efektywność obróbki skrawaniem jest trwałość narzędzia. Po to, aby ten element oceny obróbki poprawić narzędzia doskonali się, m.in. poprzez stosowanie w nich wymiennych ostrzy, których proces zużywania z oczywistych względów jest najbardziej intensywny. Znając mechanizm obróbki można spodziewać się, że wraz ze zwiększaniem się liczby ostrzy skrawających proces zużywania będzie wolniejszy i jest to cecha pozytywna. Ponieważ jednak obróbkę skrawaniem, np. frezowanie realizuje się nie tylko po to aby uzyskać powierzchnie o określonym kształcie, lecz także o oczekiwanej strukturze geometrycznej powierzchni (SGP) istotne są także relacje między liczbą ostrzy a stanem struktury. Ta ostatnia cecha jest bardzo istotna gdyż bezpośrednio determinuje, m.in. intensywność procesu zużywania części maszyny – podstawową cechę eksploatacyjną każdej maszyny. Celem badań prezentowanych niżej było określenie wpływu liczby ostrzy skrawających podczas frezowania na rezultaty obróbki dotyczące stanu jej SGP, w opisywanym przypadku – na chropowatość obrobionej powierzchni.
EN
One of the factors determining machining effectiveness is tool life. Increasing this factor is possibile by means of replaceable tool edges applying. This way wear process will be slower. Machining process was realized not only for obtaining a surface with determined shape but also with epected geometric structure, so very important is to get to know relationships between number of tool edges and structure state. Mentioned feature directly determine intensity of wear process each machine elements. The aim of presented investigations was ualify influence of number tool edges during milling on surface roughness in this instances by means of parameters Ra i Rz.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The work concerns the possibilities of applying various methods with the purpose to increase the life of forging tools, which, based on the experience and research of the author, realized in cooperation with the forging industry, exhibit the highest effectiveness in improving the life of forging tools. Durability of forging device is determined by the presence of destructive mechanisms under the extreme work conditions of forging tools - a high cyclic mechanical loads (up to 1000 MPa) and thermal (from 800 °C to 800 °C on the surface). The tool life is also an element which affects the quality of the forgings, as too high and intensive wear/damage of the dies and stamps causes a change in the geometry of the manufactured product, and any surface faults (cracks, defects) are represented on the forged product. The presented investigation results refer to: selection of the tool material for a particular process, its adequate thermal and thermo-chemical treatment, use of surface engineering techniques: hybrid with the use of coatings applied physically from the gaseous phase, use preventive pad welding, as well as optimization of the die shape and construction of the instrumentation set. The work also presents the use of control and measurement systems, allowing for full monitoring of the forging process, and the application of innovative solutions (use of acoustic emission signal) allowing for an effective improvement of the life of the forging tools and instrumentation. At present, by way of applying a range of methods, which the most popular shows in this article, as well as many other computer-aided tools, it is possible to solve many problems related to a short tool life.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Właściwy dobór narzędzia skrawającego do określonej operacji obróbki skrawaniem jest zdeterminowany wielkością taktu produkcji i wymaganym okresem trwałości ostrza. Celem badań była analiza zużycia narzędzi skrawających na linii produkcji korpusów w zakładzie metalurgicznym. Narzędzia skrawające wykorzystywane na tej linii to głównie wiertła, frezy i płytki wieloostrzowe do głowic frezarskich i frezów palcowych. Wykonano analizę zużycia narzędzi na linii obróbki mechanicznej wsporników i wykazano, że koszty zużycia narzędzi wynoszą około 4,2% kosztów wykonania części. Odpowiada to wielkości kosztów podawanych w literaturze. Obniżenie tych kosztów jest możliwe poprzez właściwy dobór parametrów skrawania.
EN
The proper selection of a cutting tool to a specific machining operation is determined by the size of the production pace and the required tool life. The aim of this study was to analyze the wear of cutting tools on the production line of bodies at the metallurgical plant. Cutting tools used for this line are mainly drills, milling cutters and multi-blade inserts for face milling cutters and end mills. The paper presents the analysis of tool wear on the machining line of brackets. It has been shown that the cost of tool wear is about 4.2% of production costs of parts. It corresponds to the costs reported in the literature. The proper selection of the machining parameters makes it possible to reduce these costs.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This work presents the results of welding ferritic steel type S235 JRC, 5 mm in thickness, welded by friction stir welding (FSW) process. The aim of study was to demonstrate the effect of selected welding parameters as tool material (tungsten carbide- WC, or silicon nitride – Si3N4), welding speed, tool rotation speed on the properties of welded joints and the life of welding tools. The properties of welded joints were assessed visually, by radiography – RT inspection, mechanical tests and by observations of macro- and micro-structure. The life of welding tools was expressed by mass losses and also by the change in shoulder diameter and change in pin length in dependence on weld length. Welding with WC tools was shown as unstable regarding the low dimensional stability of welding tool. On contrary, welding with ceramic tools permits formation of sound welds fabricated within optimum welding parameters with rotation speed 500 RPM and welding speed 50 to 100 mm/min. The best life of ceramic tools is achieved at rotation 400 RPM and welding speed 50 mm/min. However, at application of these parameters 100 % soundness of welds over entire weld length was not achieved.
PL
W artykule zaprezentowano wyniki zgrzewania (FSW) stali S235 JRC+N o grubości 5 mm. Celem opisanego eksperymentu było określenie wpływu wybranych zasadniczych parametrów procesu: materiał narzędzia (WC i Si3N4), prędkość zgrzewania oraz prędkość obrotowa narzędzia, na właściwości otrzymywanych złączy oraz na trwałość narzędzia zgrzewającego. Złącza badano metodami nieniszczącymi wizualnie i z użyciem radiografii oraz metodami niszczącymi w celu określenia właściwości mechanicznych i scharakteryzowania mikro i makrostruktury. Trwałość narzędzia (trzpienia zgrzewającego) określano poprzez pomiar ubytku jego masy i charakterystycznych właściwości geometrycznych (promień i długość trzpienia). Narzędzie wykonane z WC wykazało niską trwałość i stabilność wymiarową. Narzędzie z ceramiki Si3N4 umożliwia uzyskiwanie dobrych zgrzein z blisko optymalną prędkością 500 obr/min. i prędkością zgrzewania 50 do 100 mm.min. Przy czym, największą trwałość narzędzia uzyskano dla prędkości 400 obr/min. i prędkości zgrzewania 55 mm/min. jednak wtedy nie uzyskano w 100% prawidłowego połączenia.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: The aim of the presented researches is development and design of fluid bed mixed by hot gas. The fluid bed is designed to the chemical-heat treatment with thermo-active powders. This treatment is used for tools and mechanical parts. Design/methodology/approach: Contribution is focused on increasing of the cutting property of tools made from high speed steel by chemical-heat treatment. Precisely nitrocarburizing at a fluid mixture of a thermo-active powder was used. Possibilities of this method of nitrocarburizing are described in the contribution, especially advantages, disadvantages and effects on the durability of the tools and mechanical parts. Findings: The material test have showed that the surface layer made by fluid process have better properties than layers made by classical method. But the verification test of the tools with nitrocarburizing did not show increasing of durability. Research limitations/implications: Layer of nitrocarburizing was evaluated by material tests as nanoindentation and scratch-test. Moreover working test of the tools and parts was made for detection of the effect of the fluid-nitrocarburizing to the durability of the tools and properties of the parts. Originality/value: The chemical-heat treatment with fluid bed extends durability of thermo-active powders against treatments without fluidization. Other advantage of the treatment with fluidization is reducing of the energy consumption of the technological process.
W artykule przedstawiono wyniki badań trwałości wierteł krętych ze stali szybkotnącej HS6-5-2 oraz stali szybkotnącej proszkowej Böhler S390 w zależności od zastosowanej metody obróbki cieplnej. Badania przeprowadzono na stali C45.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Omówiono podstawowe zagadnienia związane ze zużywaniem się i trwałością narzędzi skrawających oraz z metodami pomiaru właściwości tribologicznych materiałów narzędziowych. Przedstawiono wyniki badań porównawczych współczynnika tarcia i wskaźnika zużycia, przeprowadzonych w Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania metodą Ball-on-Disc w temperaturze pokojowej i podwyższonej, kompozytu SiC + 30% mas. Si3N4 otrzymanego metodą spiekania wysokociśnieniowego oraz materiału komercyjnego na bazie Si3N4.
EN
Discussed are the problems related to wear and life of cutting tools and to estimation of tribological properties of tool materials. Also presented are the results of comparative testing of friction coefficient and wear index of the SiC + 30 percent Si3N4 by weight composite as obtained by the high pressure sintering process in the Institute of Advanced Manufacturing Technology vs commercially available material based on Si3N4.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Nowe konfiguracje nanostrukturalnych powłok przeciwzużyciowych nanoszonych łukową metodą PVD na ostrza skrawające z różnych materiałów narzędziowych. Podano wyniki prób trwałości płytek skrawających.
EN
New systems of nanostructural wear resistant protection applied by means of the electric arc PVD coating method on cutting edges of different tool materials. Edge wear life test results are given to complement the article.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: The paper presents investigation results of functional properties of the sintered tool materials: high-speed steel matrix composites (HSSMC), cemented carbides, cermets and Al2O3 type oxide tool ceramics with (Ti,Al)N coating deposited in the cathodic arc evaporation CAE-PVD method and comparing them with the uncoated tool materials. Design/methodology/approach: Analysis of the mechanical and functional properties: surface roughness, microhardness tests, scratch tests, cutting tests. X-ray qualitative microanalysis of elements. Findings: Deposition of (Ti,Al)N coating onto high-speed steel matrix composites (HSSMC), cemented carbides, cermet and Al2O3 type oxide tool ceramics substrate causes increase of wear resistance as well as reduces the exceeding of steady stresses critical levels. It causes multiple (up to 800%) increase of tool life. As a result of metallographic observations it was stated that linear and uniform character of wear was achieved in case of all deposited samples. Practical implications: Employment of the hard coatings deposited onto sintered tool materials is reckoned as one of the most important achievements last year in the area of improvement of functional properties of cutting tools. Originality/value: Combination of substrates (especially coatings deposited on high-speed steel matrix composite) is unique and very interesting in respect of achieved functional properties.
W artykule przedstawiono wyniki badań warstw (Cr,Si)N/TiN, naniesionych na 4-ostrzowych płytkach tokarskich wykonanych z węglików spiekanych. Warstwę podłożową z TiN nanoszono za pomocą techniki łukowej. Do nanoszenia warstwy wierzchniej z (Cr,Si)N wykorzystano magnetron WMK-50. Reaktywne rozpylanie w mieszaninie argonu i azotu prowadzono z targetów wykonanych ze spieków chromowo-krzemowych o zawartości 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 i 5,0% at. Si. Obserwacje mikrostruktury powłok z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej pozwoliły stwierdzić, że warstwa (Cr,Si)N ma silnie zdefektowaną budowę kolumnową o krystalitach o wielkości od 50 do 100 nm. Metodą ball-on-disc wykonano testy odporności na zużycie ścierne powłok naniesionych na płytki tokarskie. W rzeczywistych warunkach eksploatacji wykonano na dużej próbie testy pracą podczas toczenia wzdłużnego oraz poprzecznego. Toczenie prowadzono bez chłodzenia. Przy toczeniu wzdłużnym stosowano prędkości 70 i 119 m/min. Przy prędkości 70 m/min trwałość płytek z powłoką przewyższała prawie pięciokrotnie trwałość płytek fabrycznych, zaś przy prędkości skrawania 119 m/min - aż dziesięciokrotnie. Obrabiano wałki ze stali 13HMNF. Przy toczeniu poprzecznym, dokładnej obróbce poddano krążki ze stali OH18N9. Stosowano trzy prędkości skrawania: VCśr1 = 42 m/min, VCśr2 = 52 m/min oraz VCśr3 = 68 m/min. Przy pręaKości VCśr = 52 m/mln, płytki z powłoką posiadały siedmiokrotnie większą trwałość w porównaniu z płytkami bez powłoki. Dobre wyniki testu pracą badanych powłok wskazują na możliwość ich wykorzystania na narzędziach skrawających z węglików spiekanych w obróbce bez chłodzenia.
EN
The paper presents results of investigation conducted for (Cr,Si)N/TiN coatings deposited at sintered carbides 4-edge inserts for milling. The base layer of TiN had been deposed using arc technique. To obtain the top layer the magnetron WMK-50 had been used. Reactive sputtering in argon-nitrogen mixture had been conducted from chromiumsilicon sinter targets with following content of silicon: 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0% at. Si. Based on observations of the coatings microstructure performed with HREM, it had been found that (Cr,Si)N layer has significantly detected column structure with crystallites of about 50 to 100 nm. The coated inserts for turning were tested for abrasion wear resistance by the "ball-on-disc" method. The work tests during sliding and surfacing for large size statistical sample were mad e in the industrial conditions. The testing turning without cooling was used. The slided stock was 13HMNF steel shafts and the cutting speed for sliding were 70 m/min and 119 m/min. At that speeds the tooll life of coating inserts was correspondingly - nearly five times and ten times higher than the tooll life of uncoated inserts. At surfacing the 0H18N9 discs were finishing turned. Three values of mean cutting speed were used : Vcm1 = 42 m/min; Vcm2 = 52 m/min and Vcm3 = 68 m/min. At 52 m/min mea n cutting speed the coated inserts tool life was seven times higher than the tool life of analogical uncoated inserts. Good results of working tests of researched coatings shows, that the application of them for sintered carbides inserts at cutting without cooling is possible.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents an investigations on the dynamics of valve seat machining. The goal of the study is ; agnose of the vibration type present during the process and evaluation of its influence on the tool life. Experimentally obtained frequency response functions (FRF) of the tool and workpiece are correlated with the vibration signal acquired during machining. Time-frequency analysis is then performed to determine the nature of vibrations present during machining. Also the influence of the tool- workpiece misalignment and skewness errors on the cutting forces and final quality of the machined part is discussed.
PL
Przedstawiono wyniki badań dynamiki procesu obróbki gniazd zaworów. Określono charakter drgań występujących w trakcie obróbki i ich wpływ na trwałość narzędzia. W analizie porównano eksperymentalnie wyznaczane częstotliwościowe funkcje przejścia oraz sygnały drgań w trakcie obróbki. Przeprowadzono analizę czasowo-częstotliwościową dla uzyskania rodzaju drgań w trakcie skrawania. Poddano ocenie wpływ błędów położenia narzędzia skrawającego i przedmiotu obrabianego na siły skrawania i dokładność wykonania gniazda zaworu.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW