Micromachining of micro and ultrafine-structured metals

The microstructure of machined metals change near the tool affected zone. This paper presents some new results concerning mirror-like surface cutting of aluminum and copper. The microstructure of aluminum and copper represents the polycrystalline mild metals with face centered cubic (fcc) crystal lattice. The examination of mirror-like surface by optical microscopy, scanning electron microscopy, electron backscattered diffraction (EBSD) and atomic force microscopy show the grain boundaries and twin boundaries, which separates two domains for different crystal orientation. Young´s modulus that depends on orientation can change considerably on these boundaries, consequently the value of elastic deformation of the layer under machined surface. This effect modified the roughness too. Aluminum and copper were cut as ``conventional´´ micro-structured metals used in everyday practice and after so called ECAP process with ultrafine-crystalline structure, for examining effects of crystal size on machinability and surf ace integrity of machined mirror surfaces. Results of these comparative experiments are discussed in this paper

Matematisches Modell des Mikrodrehens

Recently the cost-economy is a very important component in production. That´s why has the modeling so great importance: we can draw conclusions from the attempts made with computer. Thus we can produce results already on lower cost-level. The modeling was introduced by FORM 2D program. This is a FEM program in which we can examine different geometrical dates (cutting depth, cutting edge radius). In the program we are able to set different material quality, machining-tool and coolant (we also can change the feedrate). That´s why we can produce very many kind versions and make examinations, too. Mainly the load, the material-flow, the critical displacement, the temperature-zones and the surface-stress can be examined. From these values we can draw final conclusion applied the geometry. By optimalization the values we are able to define how great cutting depth, cutting edge radius, feedrate are that we work with and which machining-tool is needed

Gépipari környezetkímélő megmunkálási eljárások vizsgálata, modellezése = Modelling and Examination of Machine Industrial Environmentally Conscious Manufacturing Procedures

Célunk a környezetkímélő "száraz", vagy minimális kenőanyag felhasználást alkalmazó forgácsoló megmunkálások elméletének vizsgálata, gyakorlatának kidolgozása volt. Megoldott feladatok: 1. Mechanikai modell felállítása, tribológiai modell készítése, végeselemes vizsgálatok a) Elméleti modellek felállítása A forgácsolási folyamat modellezése. A forgácsolási folyamat mechanikája (szabad forgácsolás, kötött forgácsolás esetén). A hűtő-kenő folyadék környezeti hatásának elemzése. b) Végeselemes vizsgálatok. A környezetkímélő eljárások forgácsolási modellezése esetén figyelembe kell venni a speciális feltételeket. Vizsgálatainknál cél a nagy alakváltozásokat tartalmazó végeselemes program vizsgálata, eredményeinek kiértékelése volt. 2. CCD kamerás vizsgálatok. A szerszámkopás vizsgálatának egy modern módszere a CCD kamerás vizsgálatok alkalmazása. 3. Kísérleti vizsgálatok. Az elméleti vizsgálatok kiegészítése céljából illetve a megalkotott modellek jóságának ellenőrzése végett kísérleti vizsgálatokat végeztünk. a) A forgácsoláshoz szükséges forgácsolóerő és nyomaték vizsgálata, tribológiai vizsgálatok, szerszámkopások elemzése. b) A megmunkált felület felületi érdességének vizsgálata. A kísérleti vizsgálatok előkészítéséhez, az eredmények kiértékeléséhez és megjelenítéséhez a faktoriális kísérlettervezés módszerét alkalmaztuk. | Our aim was to study the theory and practice of those type cutting technologies which are done by environmentally conscious way that is they are "dry" or "use of minimum volume of coolants and lubricants" Solved tasks: 1. Creations of mechanical models, tribological models, Finite Element Analyses a) Setting up theoretic models We have modelled the cutting processes. We have examined of mechanics of cutting processes (in case of orthogonal cutting, restricted cutting). We have analysed the effects of the coolants and lubricants. b) Finite Element Examinations. At the modelling of cutting of environmentally conscious procedures we hadto take into account special circumstances. Our aim was the analysing of Finite Element Method having large strains. We evaluated the calculated results. 2. CCD camera examinations. A new method of examination of cutting tool wear was the use of the up-to-date CCD cameras. 3. Experimental investigations. For completing of theoretical examinations, or checking the how proper the created models was, we have done experimental investigations. a) Examination cutting forces and torques necessary for cutting procedures. Tribological investigations, examinations of cutting tool wear. b) Examination of surface roughness of the machined surfaces. For preparing the experiments, for doing the experiments and for demonstrating the measured data we have used the effective method of Factorial Experiment Design

Nanoszerkezetű anyagok forgácsolási tulajdonságainak és felület integritásának vizsgálata = Analysis of Surface Integrity and Cutting Properties of Nano Structural Materials

A kutató munka során azt vizsgáltuk meg, hogy az anyag szemcseméretének finomításával hogyan változik a forgácsolt felület topográfiája. Forgácsolási kísérleteinkhez ultrafinom- és szubmikronos szemcseméretű (5000-100 nm) próbatesteket állítottunk elő intenzív képlékeny-alakítással, valamint ezt kiegészítő hőkezelési eljárással. Kísérleti anyagként OFHC (oxygen free high conductivity) réz és 0,1%C-Mn acél szolgáltak. Az acél próbatesteket polikristályos CBN szerszámmal forgácsoltuk. A kiinduló szemcseméretű és szubmikronos próbatestek forgácsolt felületi érdessége között nem tapasztaltunk szignifikáns eltérést. Részletes vizsgálattal kimutattuk, hogy polikristályos éllel forgácsolva, a felület érdességét az él érdessége, valamint a geometriai- kinematikai viszonyok határozzák meg. Gyémánt egykristály éllel történő forgácsoláskor a felület topográfiai kialakulásában a szubmikronos szemcseméret esetén az anyag anizotróp tulajdonságait elhanyagolhatjuk. A felület egyenetlensége az elméleti kinematikai-geometriai viszonyokból számítható. A forgácsolás végeselemes modelljében az anyag szemcseszerkezetét kvázi amorf szerkezetnek tételezhetjük fel. | During the research work the effect of grain refinement of workpiece material on machined surface topography was investigated in detail. Test pieces of ultra fine and submicron grained microstructure (5000-100 nm) were prepared by severe plastic deformation and additional heat treatment process. OFHC (oxygen free high conductivity) and 0,1%C-Mn steel were chosen as testing materials. Steel specimens were machined by polycrystalline CBN tool. No significant difference was experienced between the surface roughness of the specimens of initial grain size and of submicron grain size. It was particularly demonstrated that surface roughness developed after machining by polycrystalline cutting edge is influenced by the cutting edge roughness, and by the geometric and kinematic conditions. It can be stated that in the range of submicron grain size the anisotropic properties of workpiece material can be ignored in formation of surface topography, if monocrystalline diamond tool is used. The value of surface roughness can be calculated from the geometric and kinematic conditions. Material grain structure was considered as to be in quasi amorphous state in the finite element model of machining