19 research outputs found
The impact of cooling methods on the maximum temperature of the processed object during side milling
Procedury optymalizacji operacji obr贸bki skrawaniem dla obrabiarek CNC
This paper describes some advanced optimisation procedures for machining operations performed on CNC machine tools. The presented problems are divided into two sections. The first section gives practical solutions concerning tool path optimisation by using different genetic algorithm methods and creation of virtual machines. The second section provides some important commercial solutions, in particular commercially available optimisation systems. The most important optimisation areas of the cutting process signalized by the industrial users are considered.Artyku艂 przedstawia zaawansowane procedury optymalizacji proces贸w obr贸bki skrawaniem dedykowane dla obrabiarek sterowanych numerycznie CNC. Opisano praktyczne rozwi膮zania dotycz膮ce mi臋dzy innymi problem贸w optymalizacji toru ruchu narz臋dzia, ich d艂ugo艣ci czy doboru racjonalnych parametr贸w technologicznych. Uwzgl臋dniono r贸偶ne koncepcje sposob贸w prowadzenia kompleksowej symulacji procesu wytwarzania element贸w maszyn na drodze obr贸bki ubytkowej. Zwr贸cono uwag臋 na konieczno艣膰 globalnego podej艣cia do problemu optymalizacji procesu wytwarzania. Przejawia si臋 to w konieczno艣ci uwzgl臋dniania procesu wytwarzania, kontroli jak r贸wnie偶 aspektu doboru obrabiarki i nie cz臋sto tak偶e monta偶u wytworzonych cz臋艣ci maszyn. Najciekawsze rozwi膮zania praktyczne wybranych obszar贸w optymalizacji przedstawiono w oparciu o funkcjonuj膮ce, reprezentatywne pakiety program贸w komercyjnych. Stwierdzono, 偶e mimo wielu mo偶liwych kryteri贸w optymalizacji procesu obr贸bki skrawaniem najcz臋艣ciej wykorzystywanym jest podej艣cie ekonomiczne, przy r贸wnoczesnym zachowaniu wysokich wymog贸w co do jako艣ci funkcjonalnej wyrobu. Oczekiwaniem rynku jest stworzenie komercyjnych system贸w ekspertowych ujmuj膮cych ca艂o艣ciowo problem optymalizacji procesu wytwarzania cz臋艣ci maszyn. D膮偶y si臋 do tego poprzez zintegrowanie obszar贸w symulacji i optymalizacji procesu technologicznego z optymalizacj膮 obrabiarek (VM), a ko艅cz膮c na procesie optymalizacji produkcji (VP) na bazie 艂a艅cuch贸w programowania CAD-CAM-CNC
Sensitivity analysis of the constitutive models in FEM-based simulation of the cutting process
The paper considers the problem of the influence of constitutive model parameters on the results of FEM-based simulation of the orthogonal cutting process using C45 (AISI 1045) carbon steel and multilayer-coated carbide tool. The simulations were based on the power constitutive law (PL) with a special consideration of the temperature-related thermal influences. The sensitivity analysis performed concerns the models proposed by 脰zel and Kalhori and own data in the form of multi-regressive equations for the substrate and coating components that were applied. In particular, the values of n exponent were varied in order to assess the simulation results. The FEM simulations include the average interface temperature, the distribution of temperature on the rake face and within the wedge body, as well as cutting forces. By modifying the PL parameters, the prediction errors lower than 15% were obtained
Modeling the temperature field in the cutting zone with use of the finite difference method
Artyku艂 niniejszy omawia dystrybucj臋 ciep艂a w czasie skrawania ortogonalnego stali 1H18N9T ostrzem w臋glikowym bez pow艂ok ochronnych. W badaniach symulacyjnych bazowano na metodzie r贸偶nic sko艅czonych i uproszczonym modelu przep艂ywu ciep艂a zak艂adaj膮cym liniowe 藕r贸d艂a ciep艂a o zmiennej intensywno艣ci wzd艂u偶 swojej d艂ugo艣ci. Wyniki symulacji por贸wnywano z danymi literaturowymi oraz wynikami eksperymentalnymi otrzymuj膮c akceptowaln膮 dok艂adno艣膰 艣redniej oraz maksymalnej temperatury kontaktu, potwierdzaj膮c tym samym poprawno艣膰 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
The effect of displacement at failure on the results of FEM numerical simulation
W artykule przedstawiono wp艂yw parametru przemieszczenia niszcz膮cego Uf na wyniki symulacji numerycznej procesu skrawania w programie Abaqus/CAE. W symulacji wykorzystano model konstytutywny Johnsona-Cooka, opracowany dla stopu tytanu Ti6Al4V. Om贸wiono warunki brzegowe oraz wp艂yw zmi臋kczenia termicznego stopu tytanu przy r贸偶nych pr臋dko艣ciach skrawania na wyniki symulacji MES. Wykazano znacz膮cy wp艂yw przemieszczenia niszcz膮cego Uf na przebieg dekohezji i kszta艂towanie wi贸ra.In the article the effect of displacement at failure Uf on the simulation results of machining process conducted in Abaqus/CAE program is presented. A Johnson-Cook constitutive model with parameters adequate for Ti6Al4V titanium alloy was used in the simulation. Boundary conditions and the effects of thermal softening at different cutting speeds on the simulation results were described. The results shows a substantial effect of displacement at failure value on decohesion and chip formation
Symulacja numeryczna i badania eksperymentalne procesu frezowania stopu tytanu Ti6Al4V
This paper is focused on the finite element analysis of machining of Ti6Al4V titanium alloy in a nonorthogonal (3D) face milling process. The study was conducted for face milling with the cutting speed of 80 m/min, depth of cut of 1 mm, cutting width of 10 mm and different feed rates. The FEM simulations include the cutting force components and average maximum cutting temperatures. The simulation results were compared with experimental data obtained for similar milling process configuration. It was found that the kind of FEM constitutive model influences the force and temperature values. In this case
the cutting force has a better match with experimental data when using the JC model. On the other hand, a good fitting for both feed and passive forces was achieved for the PL model. Additionally, a very good fitting for the cutting temperature using PL FEM model was obtained. It was also found that the feed rate has a significant effect on the average interface temperature and can be modelled by using FEM material models presented in the article.W pracy prowadzono analiz臋 wynik贸w symulacji procesu frezowania walcowo-czo艂owego stopu tytanu Ti6Al4V, w uk艂adzie nieortogonalnym (3D) z zastosowaniem metody element贸w sko艅czonych. W procesie frezowania p艂askiego stosowano pr臋dko艣膰 skrawania 80 m/min, g艂臋boko艣膰 skrawania 1 mm, szeroko艣膰 skrawania 10 mm, dla r贸偶nych warto艣ci posuw贸w. Przy u偶yciu MES okre艣lono warto艣ci sk艂adowych si艂 skrawania oraz maksymaln膮 warto艣膰 temperatury skrawania. Walidacj臋 wynik贸w symulacyjnych i bada艅 eksperymentalnych prowadzono dla takich samych warto艣ci warunk贸w obr贸bki. Stwierdzono, 偶e rodzaj konstytutywnego modelu MES ma wp艂yw na warto艣ci si艂y i temperatury skrawania. W tym uj臋ciu dobr膮 zgodno艣膰 danych symulacji normalnych i eksperymentalnych, dla przypadku sk艂adowej g艂贸wnej si艂y skrawania, uzyskano przy zastosowaniu modelu JC. Natomiast lepsze dopasowanie dla sk艂adowej posuwowej i odporowej (pasywnej) uzyskano dla modelu PL. Dodatkowo dobre dopasowanie wyniku symulacji i eksperymentu, dla temperatury skrawania, uzyskano tak偶e dla modelu MES typu PL. Stwierdzono, 偶e posuw ma znaczny wp艂yw na warto艣膰 艣redniej temperatury
skrawania. Modelowanie tych oddzia艂ywa艅 mo偶na realizowa膰, stosuj膮c modele materia艂owe MES przedstawione w pracy
Optimization of CNC face milling process of Al-6061-T6 aluminum alloy
In modern machining industry, the use of computer software is an integral element in the design of technological processes. This work aims to present possibilities for optimization of milling operations with the use of commercial software designed especially for that use. A face milling operation of an aluminium flange was chosen for this study. Several different optimization strategies were described and their results shown, analysed and discussed. The effect of variable radial depth of cut on cutting force values in milling processes was reflected upon. Additionally, further research involving comparison of experiment results with simulation was proposed. It was proven that correct optimization strategy can reduce machining time for the analysed face milling operation about 37% without exceeding imposed process parameter constraints
Determination of Material Constitutive Laws for Inconel 718 Superalloy Under Different Strain Rates and Working Temperatures
Investigation of friction and wear mechanisms of PVD-TiAlN coated carbide against Ti6Al4V titanium alloy using a pin-on-disc tribometer
W artykule przedstawiono wyniki bada艅 tribologicznych stopu tytanu Ti6Al4V
w skojarzeniu z w臋glikiem spiekanym z pow艂ok膮 PVD-TiAlN w warunkach
tarcia suchego. Badania do艣wiadczalne przeprowadzono na tribometrze pin-on-disc, kt贸ry umo偶liwia ci膮g艂膮 rejestracj臋 wsp贸艂czynnika tarcia oraz zu偶ycia.
Celem identyfikacji wyst臋puj膮cych mechanizm贸w zu偶ycia zastosowano mikroskopi臋
elektronow膮 skaningow膮 (SEM) wraz z analiz膮 EDS.In this paper, the tribological behaviour of the TiAlN coated carbide
inserts in dry sliding against Ti6Al4V titanium alloy was investigated.
A pin-on-disc device was used to record both the friction coefficient and
the linear wear of the tribo-pair vs. the sliding distance. Scanning electron
microscopy (SEM) and X-ray microanalyses by EDX were applied for
observations of wear scars and wear products, and the identification of the
predominant wear mechanisms that occurred
Badanie mechanizm贸w tarcia i zu偶ycia w臋glika spiekanego z pow艂ok膮 TiAlN w parze ze stopem tytanu Ti6Al4V za pomoc膮 tribometru pin-on-disc
The tribological behavior of the PVD-TiAlN coated carbide inserts in dry sliding against two-phase (伪-尾) titanium alloy,Ti6Al4V grade, was investigated. A modified pin-on-disc device was used to conduct experiments under variable normal load and sliding speed. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray micro-analyses by EDS were applied for observations of wear scars and wear products. It was revealed that the increase of sliding speed contributes to decreasing the friction coefficient under a low normal force, whereas the increase of the normal loading causes the friction coefficient is less sensitive to changes in the sliding speed and its values are equal to 渭 = 0.26-0.34. The adhesive nature of wear along with severe abrasive action of the Ti alloy were documented.W artykule przestawiono wyniki bada艅 dotycz膮ce tribologicznego zachowania si臋 p艂ytek skrawaj膮cych z w臋glika spiekanego pokrytego pow艂ok膮 TiAlN w skojarzeniu z dwufazowym (伪-尾) stopem tytanu Ti6Al4V w warunkach tarcia suchego. W badaniach u偶yto zmodyfikowane urz膮dzenie typu pin-on-disc, kt贸re umo偶liwia przeprowadzenie bada艅 eksperymentalnych ze zmiennym obci膮偶eniem normalnym i zmienn膮 pr臋dko艣ci膮 po艣lizgu. Do obserwacji 艣lad贸w i produkt贸w zu偶ycia zastosowano mikroskopi臋 skaningow膮 (SEM) i mikroanaliz臋 rentgenowsk膮 (EDS). Wykazano, 偶e wzrost pr臋dko艣ci po艣lizgu przyczynia si臋 do zmniejszenia wsp贸艂czynnika tarcia, je艣li stosuje si臋 ma艂e si艂y normalne, natomiast wzrost obci膮偶enia normalnego powoduje, 偶e wsp贸艂czynnik tarcia jest mniej wra偶liwy na zmiany pr臋dko艣ci po艣lizgu i jego warto艣ci wynosz膮 渭 = 0,26-0,34. Udokumentowano adhezyjny mechanizm zu偶ycia 艂膮cznie z silnym oddzia艂ywaniem 艣ciernym stopu tytanu