Siła skrawania podczas toczenia ceramiki Si3N4 w warunkach LAM

• Autorzy: Jankowiak, M.

Warianty tytułu

EN

Cutting force during turning of ceramics Si3N4 in laser assisted machining conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wpływ temperatury nagrzewanej laserowo warstwy skrawanej twardej ceramiki technicznej Si3N4, posuwu, głębokości skrawania oraz zużycia ostrzy na siłę skrawania podczas wzdłużnego toczenia ostrzami wykonanymi z różnych materiałów narzędziowych: polikrystalicznego diamentu i azotku boru oraz powlekanego węglika spiekanego. Wykazano, że wzrost temperatury warstwy skrawanej ceramiki Si3N4 w warunkach laserowego wspomagania toczenia (LAM) istotnie zmniejsza siłę skrawania badanymi ostrzami. Wzrost posuwu i głębokości skrawania powoduje wzrost siły skrawania intensywniejszy niż w przypadku tradycyjnego toczenia innych materiałów konstrukcyjnych. Potwierdzono, że istnieje istotna korelacja pomiędzy siłą skrawania podczas laserowego wspomagania toczenia a zużyciem stosowanych ostrzy.

EN

In this paper there was presented influence of undeformed chip temperature of technical ceramics Si₃N₄ heated by laser as well as feed, depth of cut and wedge wear on cutting force during longitudinal turning with wedges made of different tool materials: polycrystalline diamond and boron nitride as well as coated cemented carbide. There was revealed that increasing of cut temperature of ceramics S₃N₄ in laser assisted turning conditions substantially decreased cutting force. Increasing of feed and cutting depth causes increasing of cutting force more intensively than in case of conventional turning of other constructional materials. It was confirmed that there was substantial correlation between cutting force during laser assisted turning and wear of used wedges.

Słowa kluczowe

PL

laserowe wspomaganie toczenia; twarda ceramika techniczna; siła skrawania

EN

laser assisted turning; hard technical ceramics; cutting force

• Czasopismo: Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 29, nr 2
• Strony: 11-19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz.

Twórcy

autor

Jankowiak, M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Półtechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Anderson M., Patwa R., Shin Y. C., Laser-assisted machining of Inconel 718 with an economic analysis, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, vol. 46, s. 1879- 1891.
• [2] Chang C.-W., Kuo C.-P., An investigation of laser assisted machining of Al2O3 ceramics planning, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2007, vol. 47, s. 452 - 461.
• [3] Chryssolouris G., Anifantis N., Kariagannis S., Laser assisted machining: an overview, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 1997, 119, s. 766 - 769.
• [4] Czerwiński M., Układ zewnętrznego sterowania stanowiska laserowego, praca dyplomowa pod kierunkiem M. Jankowiaka, Politechnika Poznańska, Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania 2007.
• [5] Dubey A. K., Yadava V., Laser beam machining - A reviev, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2007, vol. 48, s. 609 - 628.
• [6] Dumitrescu P., Koshy P., Stenekes J., Elbestawi M. A., High-power diode laser assisted hard turning of AISI D2 tool steel, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, vol.46, s. 2009-2016.
• [7] Jankowiak M., Zużycie ostrzy z różnych materiałów narzędziowych podczas wspomaganego laserowo procesu toczenia twardej ceramiki Si3N4, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2008, vol. 28, nr 2, s. 169 - 182.
• [8] Jankowiak M., Zużycie ostrzy skrawających podczas toczenia ceramiki Si3N4 nagrzewanej laserowo, w: X Jubileuszowy Kongres Eksploatacji Urządzeń Technicznych. Materiały konferencyjne, Stare Jabłonki 6 - 9 IX 2005, Radom, Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy 2005, s. 169 - 178.
• [9] Jankowiak M., Przestacki D., Laserowe wspomaganie toczenia materiałów trudno skrawal-nych, w: Obróbka skrawaniem 2. Innowacje, red. J. Stós, Kraków - Bukowina Tatrzańska, IZTW (d.IOS) 2008, s. 94 - 101.
• [10] Jankowiak M., Przestacki D., Nowak I., Tool cutting ability of carbide wedged during turning of hard ceramics and metal matrix composite, w: Proceedings International Science Conference of Material Science and Manufacturing Technology MITECH, Prague, Czech University of Agriculture Prague, 2008, s. 91 - 96.
• [11] Jankowiak M., Influence of Si3N4 ceramics laser heating conditions on wear of wedges and roughness of machined surface in hybrid turning, w: Proceedings of 9th International Conference TECHNOLOGY, Bratislava 2005, s. 391 - 395.
• [12] Jankowiak M., Bartkowiak K., Machinability of laser heated silicon nitride ceramics during turning process, w: Proceedings of the 25th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics ICALEO 2006, Scottsdale, AZ, USA, s. 311 - 316.
• [13] Jankowiak M., Kawalec M., Nowak I., Grabchenko A. I., Wear of superhard wedges in hybrid turning of hard technical ceramics, w: Rezanie i instrument v tehnologičeskih sistemah, 2002, 61, Har'kov, s. 202 - 205.
• [14] Jankowiak M., Nowak I., Influence of laser heating conditions of ceramics Si3N4 on wear of diamond wedges, w: Zbirnik naukovih statej, Har'kov NTU "KhPI" 2006, vol. 1, s. 431 - 436.
• [15] Jankowiak M., Laserowe wspomaganie toczenia twardej ceramiki Si3N4, w: Wybrane zagadnienia obróbek skoncentrowaną wiązką energii, red. M. Styp-Rekowski, Bydgoszcz, BTN 2003, s. 184 -192.
• [16] Kawalec M., Jankowiak M., Nowak I., Machinability of Si3N4 technical ceramics with laser heating of machined zone, w: Rezanie i instrument v tehnologičeskih sistemah, 57, Har'kov 2000, s. 93-95.
• [17] Kawalec M., Jankowiak M., Nowakowski Z., Twardowski P., Rybicki M., Hard machining of steel and technical ceramics, w: 1st Jubilee Scientific Conference "Manufacturing Engineering in Time of Information Society", Gdańsk, Department of Manufacturing Engineering and Automation, Gdansk University of Technology, 2006, s. 169 - 176.
• [18] Jeon Y., Pfefferkorn F., Effect of laser preheating the workpiece on micro end milling of metals, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2008, 130, s. 0110041 - 0110049.
• [19] Kavalec M., Krul G., Iznos režuŝčih instumentov, osnaŝennyh plastinami iz sverhtvërdyh materialov, pri točenii tvërdoj keramiki A12O3 i Si3N4, Sverhtvërdye materiały, 1999, 1, s. 55 -58.
• [20] Kawalec M., Jankowiak M., Skrawność ostrzy z powłoką diamentową w procesie toczenia twardej ceramiki technicznej A12O3 i Si3N4, w: Zbiór prac VI Konferencji Naukowo-Technicznej „Kształtowanie materiałów niemetalowych - NM'2001", Rzeszów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej 2001, s. 25 - 32.
• [21] Lei S., Shin Y. C., Incropera F. P., Deformation mechanisms and constitutive modeling of silicon nitride undergoing laser-assisted machining, International Journal of Machine Tools and Manufacture 2000, vol. 40, s. 2213 - 2233.
• [22] Lei S., Shin Y. C., Incropera F. P., Experimental investigation of thermo-mechanical characteristics in laser-assisted machining of silicon nitride ceramics, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2001, 123, s. 639 – 646.
• [23] Meijer J., Laser beam machining (LBM), state of the art and new opportunities, Journal of Materials Technology, 2004, 149, s. 2 - 17.
• [24] Pfefferkorn F. E., Lei S., Jeon Y., Haddad G., A metric for defining the energy efficiency of thermally assisted machining, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2009, vol. 49, s. 357 - 365.
• [25] Pfefferkorn F. E., Shin Y. C., Tian Y., Incropera F. P., Laser assisted machining of magnesia-partially-stabilized zirconia, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2004, vol. 126, s. 42 - 51.
• [26] Rebro P., Shin Y. C., Design of operating conditions for crackfree laser-assisted machining of mullite, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2004, vol. 44, s. 677 - 694.
• [27] Rebro P., Shin Y. C., Incropera F. P., Laser-assisted machining of reaction sintered mulite ceramics, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2002, 124, s. 875 - 885.
• [28] Shin Y. C., Lei. S., Pfefferkorn F. E., Rebro P., Rozzi J. C., Incropera F. P., Laser--assisted machining: is potential and future, Machining Technology, 2000, vol. 11, 3, s. 1 - 6.
• [29] Singh R., Melkote S. N., Charakterization of a hybrid laser-assisted mechanical micromachining (LAMM) process for a difficult-to-machine material, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2007, vol. 47, s. 1139 - 1150.
• [30] Skvarenina S., Shin Y. C., Laser-assisted machining of compacted graphite iron, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, vol. 46, s. 7 - 17.
• [31] Wang Y., Yang L. J., Wang N. J., An investigation of laser-assisted machining of A12O3 particle reinforced aluminium matrix composite, Journal of Materials Technology, 2002, 129, s. 268 - 272.
• [32] Wang Z. Y., Rajurkar K. P., Fan J., Lei S., Shin Y. C., Petrescu G., Hybrid machining of Inconel 718, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2003, vol. 43, s. 1391 - 1396.
• [33] Yang B., Shen X., Lei S., Mechanism of edge chiping in laser-assisted milling of silicon nitride ceramics, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2009, vol. 49, s. 344 -350.