Badania zależności sił skrawania od stanu narzędzia i parametrów skrawania podczas frezowania zgrubnego Inconel 718 płytkami ceramicznymi

STRESZCZENIE: W przemyśle lotniczym często stosowane są trudnoobrabialne materiały, jak stal nierdzewna, tytan, czy Inconel. Ich obróbka jest zagadnieniem stosunkowo nowym, dlatego brakuje doświadczeń dotyczących najbardziej wydajnych, ekonomicznych warunków skrawania takich materiałów. Wiele publikacji wskazuje, że wydajną i stosunkowo ekonomiczną obróbkę Inconelu 718 można zapewnić dzięki zastosowaniu okrągłych płytek ceramicznych. Jednak obróbka za pomocą takich płytek niesie za sobą ryzyko powstawania dużych naprężeń w warstwie wierzchniej, co wynika z dużej siły odporowej. Jak wiadomo, ze względu na wysoką odpowiedzialność części lotniczych występowanie niekorzystnych naprężeń jest niedopuszczalne. W ramach badań opisanych w niniejszym artykule przeprowadzono analizę rozkładu siły skrawania podczas zgrubnego frezowania Inconelu 718 okrągłymi płytkami ceramicznymi. Badaniom poddano płytki ostre i stępione, stosując dwa zestawy parametrów skrawania, wytypowane we wcześniejszych badaniach jako optymalne z punktu widzenia trwałości ostrza i wydajności obróbki. W wyniku tych badań wykazano, że optymalny zestaw parametrów do zgrubnego frezowania Inconelu 718 (z uwzględnieniem zarówno wydajności, jak i rozkładu sił skrawania) to: vc = 1000 m/min, f = 0,1 mm, ap = 2 mm.

SŁOWA KLUCZOWE: siła skrawania, frezowanie zgrubne, płytki ceramiczne, Inconel 718

ABSTRACT: The aviation industry often employs difficult-to-machine materials, such as stainless steel, titanium, or Inconel. Machining thereof is a relatively new issue, due to which there is not enough experience concerning the most efficient, economic conditions of cutting of such materials. Many publications point out that efficient and relatively economic machining of Inconel 718 may be ensured through use of round ceramic inserts. However, machining with such inserts entails a risk of occurrence of large stresses in the surface layer, resulting from a large passive force. It is known that, due to high reliability of aviation parts, occurrence of adverse stresses is unacceptable. As a part of the study described in this paper, an analysis of distribution of the cutting force during rough milling of Inconel 718 with round ceramic inserts was conducted. Sharp and dulled inserts were tested using two sets of cutting parameters, selected in prior research as optimal from the perspective of blade endurance and machining efficiency. As a result of this research, it has been shown that the optimal set of parameters for rough milling of Inconel 718 (taking account of both efficiency and distribution of cutting forces) is: vc = 1000 m/min, f = 0,1 mm, ap = 2 mm.

KEYWORDS: Inconel 718, rough milling, cutting forces

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Arunachalam R.M., Mannan M.A., Spowage A.C. Residual stress and surface roughness when facing age hardened Inconel 718 with CBN and ceramic cutting tools International Journal of Machine Tools & Manufacture 2004, 44. 879–887
• Axinte D.A., Dewes R.C., Surface integrity of hot work tool steel after high speed milling—experimental data and empirical models, Journal of Materials Processing Technology 2002, 127, 325–335
• Choudhury I.A., El-Baradie M.A. Machinability of nickel-base super alloys: a general review Journal of Materials Processing Technology 1998, 77, 278–284
• Jemielniak K., Kossakowska J. Badania skrawności narzędzi ceramicznych przy frezowaniu zgrubnym Inconel 718-etap II Projekt INNOLOT-CASELOT Zaawansowane techniki wytwarzania kadłuba silników lotniczych, 2014
• Sharman A, Hughens J, Ridgway K: Surface integrity and tool life when turning Inconel 718 using ultra-high pressure and flood coolant systems, Journal of Engineering Manufacture, 2008, 653-664
• Tian X, Zhao J, Zhao J, Gong Z, Dong Y Effect of cutting speed on cutting forces and wear mechanisms in high-speed face milling of Inconel 718 with Sialon ceramic tools The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2013, Volume 69, 2669-2678
• Zheng G., Zhao J., Zhou Y., Li A., Cui Xx, Tian X. Performance of graded nano-composite ceramic tools in ultra-high-speed milling of Inconel 718 The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2013, 67, 2799-2810

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.8-9.492