Modelowanie skrawania materiałów wielowarstwowych

The paper presents some aspects of modelling of multi-layer materials cutting process. Numerical calculation with the finite element method (Lagrangian equations) were performed for the decohesion process simulation of the example workpieces (machined with one tool wedge) consisted of two and three layers with different mechanical properties. Results of calculation in the form of colour maps of temperature and plastic strain fields distributions in the cutting zone are presented. An example course in time of the main cutting force components, during wedge tool passage through the different layers of the cutting material, is presented.W pracy omówiono wybrane zagadnienia modelowania procesu skrawania materiałów wielowarstwowych. Obliczenia numeryczne metodą elementów skończonych (równania Lagrange'a) prowadzono w celu symulacji procesu dekohezji modelowych materiałów obrabianych. Materiały składają się z dwóch lub trzech warstw o różnych właściwościach mechanicznych. Obróbkę skrawaniem prowadzono za pomocą jednego ostrza narzędzia. Określono rozkłady wartości temperatury i odkształcenia plastycznego w strefie skrawania. Przedstawiono przykłady zmiany wartości składowych całkowitej siły skrawania podczas przejścia ostrza narzędzia między różnymi warstwami skrawanego materiału

Errors minimalisation of thin-walled parts machining

Prezentowany artykuł przedstawia wybrane zagadnienia związane z poprawą jakości frezowanych przedmiotów cienkościennych poprzez ograniczenie błędów procesu skrawania. Na wybranych przykładach przedstawiono sposoby zmniejszania błędów obróbki poprzez zastosowanie skrawania z podwyższonymi prędkościami (HSC), optymalizację parametrów skrawania oraz dobór odpowiedniej strategii obróbki. Do obróbki HSC posłużono się wysokoobrotowym wrzecionem z napędem pneumatycznym. Wykazano, że powierzchnie przedmiotów cienkościennych, frezowane z wysokimi prędkościami skrawania, charakteryzują się większą regularnością śladów obróbkowych oraz niższą chropowatością i falistością w stosunku do powierzchni obrabianych z klasycznymi parametrami skrawania. Rozważano naprężenia własne w WW wykonywanych przedmiotów. Wykazano też, że właściwy dobór parametrów skrawania pozwala uzyskać poprawne geometrycznie przedmioty cienkościenne.Paper presents some problems concern with quality improvement of milling thin-walled parts through the cutting process error limitation. On the chosen examples the manners of cutting errors decreasing, relies on application of high cutting speed (HSC), cutting parameters optimization and proper cutting strategy selection are presented. HSC machining was performed with the help of a pneumatic high speed turbine. It was proven that surfaces of the thin-walled parts, milled with high cutting speeds are characterised by more regularity of cutting traces, lower roughness and waveness in relation to the surfaces machined with classical cutting parameters. Residual stresses in the upper layer of machined parts were considered. It also was proven that the proper cutting parameters selection permits the correctly geometrical thin-walled parts achievement

Tool stiffness influence on the chosen physical parameters of the milling process

This article presents our own model researches, relating to the down milling process of Aluminium alloy (Al6061) and Titanium alloy (Ti6Al4V), with a tool made of sintered carbides. These investigations pay the special attention to the impact of the tool rigidity on the process of chip formation. The simulation calculations have been carried out for two cases of the cutting process: case 1 - assuming an ideally rigid construction of a milling cutter (length of tool does not impact its deflection under the cutting forces); case 2 - it is possible that the tool can be subjected to deflection under the cutting forces (length of a tool part is counted from the holder end to the contact point of a cutting edge with the machining material)

Research of sintered powder material turning using Production Module software

This paper proposes a scheme of investigations aimed at stabilizing the value of the components of cutting force along the cutting tool path. The proposed optimization method is based on the modification of the feed rate and calculated components of cutting forces on the basis of the cross-section layer and material model. As part of the study the proposed method was verified. The turning process of the aircraft engine element was analyzed. The stabilization of the cutting force components caused a significant reduction their maximum values

Technological and tribological aspects of precise machining

Przedstawiono wybrane zagadnienia poprawy jakości technologicznej obrabianych mikrowyrobów na przykładzie obróbki cienkościennych przedmiotów ze stopu aluminium (grubość ścianki poniżej 0,1 mm, wysokość przedmiotu rzędu kilku mm). Podano sposoby zmniejszania błędów obróbki poprzez zastosowanie skrawania z podwyższonymi prędkościami (HSC), optymalizację parametrów i strategii obróbki. Do obróbki HSC posłużono się wysokoobrotowym wrzecionem z napędem pneumatycznym. Wykazano, że właściwy dobór parametrów skrawania, przy uwzględnieniu charakterystyk tribologicznych, pozwala uzyskać dobre jakościowo przedmioty cienkościenne.This paper is a presentation of chosen issues concerning the optimization of technological quality of machined microproducts. Machining of thin wall aluminum objects (wall thickness below 0,1 mm and a few mm in height) are used as examples. The authors present methods for lowering machining faults by using high speed cutting (HSC), optimization of parameters and machining strategy. For HSC machining a high-speed spindle with a pneumatic drive was used. The authors prove that a proper choice of cutting parameters, when taking into account tribological characteristics, can assure good quality of thin wall objects

Obróbka stali narzędziowej do pracy na zimno w stanie twardym narzędziami z CBN

The paper presents example of hard turning application, comparison with grinding technology and results of hard turning researches on cold work tool steel with cubic boron nitride tools. The influence of cutting conditions and material hardness on cutting forces and surface roughness are presented.W pracy podano przykład aplikacyjny toczenia stali w stanie twardym w celu porównania ze szlifowaniem ściernicowym. Wykonano badania w zakresie toczenia zahartowanej stali narzędziowej do pracy na zimno narzędziami wykonanymi z regularnego azotku boru. Przedstawiono wpływ parametrów skrawania oraz twardości materiału na chropowatość powierzchni i składowe całkowitej siły skrawania

Analysis of cutting forces during sintered carbides turning by tools with PCD edges

W pracy przedstawiono wyniki badań składowych całkowitej siły skrawania podczas procesu toczenia węglików spiekanych WC-Co (25%Co i 15%Co) narzędziami z polikrystalicznego diamentu PCD. W czasie obróbki wykorzystano płytki o trzech promieniach zaokrąglenia rε W badaniach skupiono się nad wpływem rε, vc, f oraz zawartości kobaltu Co dla stałej głębokości skrawania ap równej 0.2 mm na wartość składowych całkowitej siły skrawania (Ff, Fp, Fc). Plan badań opracowany został według metody Taguchi'ego. Stwierdzono, że największy wpływ na siły skrawania ma promień zaokrąglenia rε. Największe wartości zarejestrowano dla składowej posuwowej siły Ff, mniejsze dla siły skrawania Fc, najmniejsze dla siły obwodowej Fp. Dla poszczególnych składowych sił skrawania przedstawiona została analiza wariancji ANOVA. Dzięki analizie ANOVA zauważono istotny wpływ dodatkowego czynnika na wartości powstających sił ze względu na dużą wartość wariancji błędu MSe.The paper presents results of cutting force components research during sintered carbides turning (25 and 15 %Co) by tools with edge made of polycrystalline diamond PCD. The inserts with three different nose radii rε were used to machining. The main focus of the investigation are the rε, vc, f and Co content influence at the constant depth of cut equals 0.2 mm on the cutting force components (Ff, Fp, Fc). The plan of research was made according to the Taguchi method. Based on the analysis of the mean factor effects on the cutting force components an indication the greatest influence for the nose radius rε from the research factors was possible. During sintered carbides turning, the highest values of the cutting forces were recorded for the feed force Ff, smaller for the main cutting force Fc and the lowest for the passive force Fp due to the high hardness of work piece materials. For particular components of the cutting force also ANOVA variance analyses were performed. The analyses allowed to notice another factor influence on the cutting forces regarding the big value of the error variance MSe

Aspekty jakości stalowych części po wycinaniu laserowym

The paper presents the problem of a complex shape laser cutting in the elements made of stainless and carbon steel. Brief characteristics of the laser device and experiment method are presented too. The results of measurements of the surface topography of workpieces after laser cutting are described. To estimate the quality of the surface after cutting, the selected parameters of the surface roughness were chosen. In addition, the paper presents the results of the measurements of deviations of the measured profile in the relation to the designed shape of the workpiece.W artykule przedstawiono zagadnienie wycinania laserowego otworów o złożonych kształtach w elementach wykonanych ze stali nierdzewnej i stali konstrukcyjnej (węglowej). Przedstawiono krótką charakterystykę urządzenia laserowego i sposobu przeprowadzenia doświadczeń. Wykonano pomiary topografii powierzchni próbek po obróbce laserowej. Do oceny jakości powierzchni obrobionych wytypowano wybrane parametry chropowatości powierzchni. Dodatkowo w pracy przedstawiono wyniki pomiarów odchyłek zmierzonego profilu w porównaniu z zaprojektowanym kształtem przedmiotu obrabianego

Advanced simulation method of efficiency increase when nickel alloy machining - case study

Paper presents some investigations concerning FEM simulation analysis and optimization of turning process of the external engine block surface. As a part of examinations carried out, selected cutting operations of upper flange were analyzed. These concerned facing, external and internal turning. To conduct the feed speed optimization process a force model was built which enabled to calculate cutting forces values depending on cutting parameters and cross section of machined layer. The optimization research had the aim to stabilize the time course of cutting force values taking place during machining

Poprawa produktywności i niezawodności toczenia stopu Inconel 718 : studium przypadku

The paper presents an investigation of Inconel 718 alloy finishing turning, using a procedure that allows the optimal cutting data to be found with a maximization of the metal removal rate as the optimization criterion. The optimization procedure does not allow the required values of the chosen surface roughness indicator, cutting force and cutting tool wedge temperature to be exceeded at the same time. The optimization procedure includes the preliminary cutting tests for establishing the range of cutting data (feed and depth of cut) for the correct chip breaking as well as research concerning micro-hardness measurements which enables the cold work zone to be determined and the minimal value of the feed to be defined. The functionality of the algorithm was verified by using the improvement in machining productivity and reliability of an aircraft engine element as an example.Artykuł opisuje badania obróbki wykończeniowej toczeniem stopu Inconel 718, mające na celu optymalizację parametrów skrawania z uwzględnieniem maksymalizacji objętościowej wydajności obróbki, jako kryterium optymalizacyjnego. Proponowana procedura uwzględnia wymagane w procesie ograniczenia dotyczące wartości parametru chropowatości obrabianej powierzchni, siły skrawania oraz maksymalnej temperatury w strefie skrawania. Procedura optymalizacyjna zawiera wstępne testy mające na celu ustalenie w lokalnych warunkach obróbki użytecznego zakresu parametrów skrawania (posuwu i głębokości skrawania) dla otrzymania korzystnej postaci wiórów. Wykonane pomiary mikrotwardości w strefie skrawania umożliwiły określenie wielkości strefy zgniotu warstwy wierzchniej, co z kolei pozwoliło na zdefiniowanie minimalnej wartości posuwu. Procedurę optymalizacyjną zweryfikowano na przykładzie obróbki wybranej powierzchni elementu silnika lotniczego. Osiągnięto znaczną poprawę produktywności i niezawodności procesu obróbki