Formation of residual stresses during discontinuous friction treatment

The tool with grooves on its working surface is used to improve the properties of the strengthened layer. This allows us to reduce the structure's grain size and increase the thickness of the layer and its hardness. Mineral oil and mineral oil with active additives containing polymers are used as a technological medium during friction treatment. It is shown that the technological medium used during the friction treatment affects the nature of the residual stresses’ distribution. Thus, when using mineral oil with active additives containing polymers, residual compressive stresses are more significant in magnitude and depth than when treating mineral oil. The nature of the residual stresses diagram depends on the treated surface’ shape. After friction treatment of cylindrical surfaces, the highest compressive stresses near the treated surface decreases with depth. And after friction treatment of flat surfaces near the treated surface, the compressive stresses are small. They increase with depth, pass through the maximum, and then decrease to the original values. The technological medium used during friction treatment affects residual stresses in the grains and in the crystal lattice

Numerical simulation of heat propagation in the cutting zone for C45 steel

Artykuł poświęcony jest zagadnieniu przepływu ciepła w czasie skrawania ortogonalnego stali C45 ostrzem węglikowym bez powłok ochronnych. W badaniach modelowych, do wyznaczenia zmian rozkładu temperatury oraz wartości średniej i maksymalnej temperatury kontaktu, zastosowano zmodyfikowaną metodę różnic skończonych. Badano zmiany dystrybucji temperatury w strefie skrawania wynikające z różnej konfiguracji kształtu strumienia ciepła generowanego na płaszczyźnie poślizgu oraz na długości kontaktu wiór-powierzchnia natarcia. Symulacje rozpływu ciepła prowadzono w oparciu o uproszczony model przepływu ciepła zakładający liniowe źródła ciepła o zmiennej intensywności wzdłuż całej swojej długości. Wyniki symulacji porównywano z danymi literaturowymi oraz wynikami eksperymentalnymi uzyskanymi na drodze pomiaru termoparą naturalną. Otrzymano akceptowalną dokładność średniej oraz maksymalnej temperatury kontaktu, potwierdzając tym samym poprawność modeli symulacyjnych.The paper concerns heat propagation while orthogonal cutting of C45 steel by means of the carbide cutting tool without protective coating. In the model tests, the modified finite difference method was applied for determination of changes of temperature distribution, the mean and maximum contact temperatures. The tests concerned changes of temperature distribution in the cutting zone, resulting from different shape configurations of the heat flux generated on the shear plane and at the contact length between the chip and the tool rake face. Simulations of heat propagation were based on the simplified model of the heat flow assuming linear heat sources of variable intensity along its whole length. The results of simulations were compared with the data from literature and experimental data obtained from measurements by means of natural thermocouple. Acceptable accuracy of the mean and maximum contact temperature was obtained, so correctness of the simulation models was proved

The analysis of the impact of the type of finishing machining on the organization of production of shaft class part

W dzisiejszych czasach o konkurencyjności zakładu wytwarzającego części maszyn decyduje stosowanie nowoczesnych środków produkcji. Zaliczyć do nich można energooszczędne i proekologiczne maszyny oraz nowoczesne procesy wytwarzania. W niniejszym artykule przedstawiono wpływ modyfikacji procesu wytwarzania na organizację produkcji. Szczególną uwagę zwrócono na zmiany w procesie technologicznym wywołane zmianą rodzaju obróbki wykończeniowej. Badania przeprowadzono dla przykładowej części klasy wałek. W badaniach przeanalizowano możliwość zastąpienia operacji szlifowania poprzez nagniatanie oraz wpływ tej modyfikacji na czas wytwarzania, energochłonność procesu, koszty wytwarzania oraz na sam proces technologiczny. Udowodniono, że stosowanie nowoczesnych metod obróbki przynieść może producentom szereg korzyści przekładających się bezpośrednio na kondycję finansową firmy.Nowadays the competitiveness of machine parts manufacturing plant determines through the use of modern means of production. These include energy-efficient and environmentally friendly machines or modern manufacturing processes. This paper presents the effects of modifications of the manufacturing process on the organization of production. Particular attention was paid to changes in the technological process caused by changing the type of finishing manhandle. The study was conducted for the sample of shaft class part. The study analyzed the possibility of replacing the grinding operation by burnishing and the impact of this modification on the time of manufacture, process energy consumption, production costs and the technological process itself. It has been proven that the use of modern methods of manufacturing can bring producers a number of advantages which are translate directly into the financial condition of the company

Investigation of Initial Wear Period of Differently Coated Carbide Cutting Tools

In this paper the results of experimental studies concerning the phenomenon of initial period of the wear of differently coated sintered carbide tools when dry orthogonal cutting of an AISI 321 austenitic stainless steel are presented. The motivation for this study results from the lack of technological guides concerning the optimal choice of coated cutting tools for machining of corrosion resistant austenitic stainless steels. A number of cutting tool inserts with the plane rake face made of a fine H10F sintered carbide substrate with specially deposited TiN, including TiCN, TiAlN, AlTiN and AlCrN single layers were used in wear tests. Both rake and flank faces of the cutting inserts were examined by optical and confocal microscopy after controlled tool wear. The possible wear mechanisms in terms of changes of the tool-chip contact were investigated

Optymalizacja realizacji procesu produkcyjnego poprzez wdrożenie Systemu Zarządzania Produkcją

Management of production processes in modern enterprises is a very complex issue. Efficient and effective functioning of enterprises is possible through optimization and automation of production processes. The proper organization of production processes and the ability to adapt to continuous changes in the business environment provide a competitive edge for a company. This article presents the optimization of the manufacturing process execution through the implementation of the Manufacturing Execution System in the audited company and the effects of changes as well as resulting benefits. The system of the MES class implemented in the company has contributed to improvement of many areas of company's operations.Zarządzanie procesami produkcyjnymi w nowoczesnych przedsiębiorstwach jest złożonym zagadnieniem. Sprawne i efektywne funkcjonowanie przedsiębiorstw jest możliwe dzięki optymalizacji i automatyzacji procesów produkcyjnych. Odpowiednia organizacja procesów produkcyjnych i umiejętność dostosowania się do ciągłych zmian w środowisku biznesowym zapewnia przewagę konkurencyjną dla firmy. W artykule przedstawiono optymalizację procesu produkcyjnego poprzez wdrożenie Systemu Zarządzania Produkcją w firmie oraz określono efekty zmian, także wynikające z nich korzyści. System klasy MES wdrożony w firmie przyczynił się do poprawy wielu obszarów jej działania

Monitoring of cutting forces during turning

It is well known that machining is the basic technique for manufacturing machine parts. Over the years, the machining processes have intensified, and what is more, the machining of difficult-to-cut materials, such as nickel and titanium alloys, has become more and more popular. For this reason, the process of cutting is not fully understood. Therefore, knowledge of the distribution of cutting forces and phenomena occurring in the cutting zone allows, for example, for optimization of cutting parameters and monitoring of tool wear. In the literature, the measuring devices for the total cutting force components were rarely described. For this reason, the authors have decided to explore the subject in greater depth. This article presents examples of constructions of turning actuators and comparison of results obtained for strain gauges of own design and professional piezoelectric actuator for the same machining parameters.Powszechnie wiadomo, że obróbka skrawaniem jest podstawową techniką wytwarzania części maszyn. Z biegiem lat zauważalna jest intensyfikacja procesów obróbki, co więcej – coraz częściej obrabiane są materiały trudnoskrawalne, np. stopy niklu i tytanu. Z tego powodu proces ich skrawania nie do końca jest poznany. Znajomość rozkładu sił skrawania i zjawisk występujących w strefie skrawania pozwala np. na optymalizację parametrów skrawania oraz na monitorowanie zużycia narzędzia. W literaturze fachowej urządzenia do pomiaru składowych całkowitej siły skrawania były rzadko opisywane. Z tego powodu autorzy postanowili zgłębić ten temat. Artykuł niniejszy przedstawia przykładowe konstrukcje siłomierzy tokarskich oraz porównanie wyników uzyskanych dla siłomierzy tensometrycznych własnej konstrukcji i profesjonalnego siłomierza piezoelektrycznego dla tych samych parametrów obróbki

Modeling the temperature field in the cutting zone with use of the finite difference method

Artykuł niniejszy omawia dystrybucję ciepła w czasie skrawania ortogonalnego stali 1H18N9T ostrzem węglikowym bez powłok ochronnych. W badaniach symulacyjnych bazowano na metodzie różnic skończonych i uproszczonym modelu przepływu ciepła zakładającym liniowe źródła ciepła o zmiennej intensywności wzdłuż swojej długości. Wyniki symulacji porównywano z danymi literaturowymi oraz wynikami eksperymentalnymi otrzymując akceptowalną dokładność średniej oraz maksymalnej temperatury kontaktu, potwierdzając tym samym poprawność modeli symulacyjnych.This paper deals with the effect of heat distribution during orthogonal cutting of 1H18N9T steel using an uncoated carbide insert. In the introduction there is described the methodology of modeling the cutting zone for the purpose of calculations by the finite difference method using a spreadsheet. In particular, the necessity to factor in changes of the heat flux distribution in the primary and secondary deformation zone was taken into considera-tion. In modeling tests the finite difference method was used to determine changes in the temperature distribution as well as the average and maximum contact temperature. Simulation of the temperature distribution in the cutting zone was carried out based on a simplified model of the heat transfer covering various shapes of the heat source. The tests concerned two, basic and most intense, heat sources in the cutting zone tied to the primary and secondary deformation zones (Fig. 1) The simulation results were compared with literature data and experimental results by measuring the contact temperature with use of a natural thermocouple. A considerable change in the isothermal distribution within the insert was obtained (Fig. 7), as were the changes in the temperature distribution profile on the surface of the rake face for various shapes of the heat source analyzed (Fig. 4 and 6). The obtained results enable assessing the method of modeling the cutting zone for various tool materials in terms of heat distribution generated in the cutting zone. The most interesting results, which coincide well with the literature data [10], were obtained during cutting with P20 insert for heat sources of trapezoidal shape in PDZ, and triangular shape for SDZ. It confirms that the heat source shape has a significant effect on the isothermal distribution in the cutting zone

Assessment of surface roughness in MQL assisted turning process of titanium alloy with application of TOPSIS-AHP method

The optimization of surface roughness values considered as one of the most significant issues regarding turning process of titanium alloys with the use of minimum quantity lubrication (MQL) method. With such an aim in mind, the application of TOPSIS-AHP method is implemented in order to establish the most favourable cutting parameters for the following values of surface roughness: Ra, Rq and Rz in machining of titanium alloys regarding MQL conditions. The proposed methodology consists of the two stages. At the beginning, tests on turning process were performed on CNC lathe, taking feed rate, approach angle, and cutting speed as input parameters. Then, the TOPSIS-AHP method was applied on the given experimental data and the optimum machining parameters were determined. The findings from current investigations showed that, lower values of cutting speed, feed rate and middle value of approach angle shows the optimal results

Coro Turn Prime – reverse machining strategy

Nowadays, strong competition on the market forces machine parts manufacturers to look for new, more efficient and energy-efficient machining methods. In this paper the authors, in the context of these aspirations, have decided to introduce the readers to the advantages and disadvantages of the Coro Turn Prime reverse rolling strategy. The new machining strategy is presented on the example of finishing turning in relation to the analysis of experimental results.W obecnych czasach, silna konkurencja na rynku zmusza producentów części maszyn do szukania nowych, wydajniejszych i energooszczędnych sposobów obróbki. Autorzy, w kontekście tych dążeń, w niniejszym artykule postanowili przybliżyć czytelnikowi zalety i wady strategii toczenia wstecznego Coro Turn Prime. Nową strategię obróbki przedstawiono na przykładzie toczenia wykończeniowego w odniesieniu do analiz wyników badań eksperymentalnych

Monitoring of the cutting temperature

Artykuł niniejszy omawia przykłady praktyczne różnych sposobów monitorowania temperatury skrawania. Omawiane metody badawcze zilustrowano w oparciu o przypadek toczenia ortogonalnego na sucho stali austenitycznej AISI 321 ostrzami węglikowymi H10F bez- i z powłokami ochronnymi o różnej konfiguracji warstw. W artykule szczególną uwagę poświęcono metodzie termoelementu naturalnego w odmianie jednonożowej oraz pomiarom termowizyjnym. W podsumowaniu pokazano zalety i wady omawianych metod pomiaru temperatury skrawania.The paper discusses practical examples of different ways of monitoring the cutting temperature. These test methods are illus-trated based on the case of dry orthogonal turning of AISI 321 austenitic stainless steel by cemented carbide inserts H10F with and without protective coatings of varied layer configurations. In this paper particular attention is paid to the natural thermocouple in single-point cutting. Examples of application of the test method (Figs. 2 and 4) are shown, and measurement chain calibration is discussed (Figs. 5 and 6). Table 3 shows the results of the calibra-tion, i.e. the contact temperature as a function of the thermoelectrical force for selected tribological pairs of the tool-workpiece material. Moreover, the paper deals in detail with the methodology of the infrared imaging of the temperature distribution in the cutting zone. The considerations are based on the temperature distribution analysis on the top of the chip, which is directly in contact with the atmosphere (Fig. 10). Based on the literature data [2, 8] and the results of own research [3] an original method of calibrating the thermal imaging measurement chain was proposed (Fig. 7). This allowed determining the emissivity of the chip surface in settings similar to cutting conditions. In conclusion, there are presented the advantages and disadvantages of the discussed cutting temperature measurement methods by referring them to the literature results and the results of own research