ENG FB kontakt

26.12.2025

Strona główna Sierpień-Wrzesień 2021 New developments in vibration assisted machining of aerospace materials

New developments in vibration assisted machining of aerospace materials

Nowe osiągnięcia w obróbce materiałów lotniczych wspomaganej drganiami *

Krzysztof Jemielniak   |   03-09-2021

Mechanik nr 08/09/2021 - Obróbka skrawaniem

ABSTRACT: Presented is an update of the recent literature on advances in difficult to machine materials such as nickel and titanium-based alloys, and composites used in aeroengine and aerostructure applications. The review covers ultrasonic vibration-assisted machining and the combination of this technique with minimum quantity lubrication and high-pressure cooling. Also discussed are low-frequency vibration-assisted aerospace alloy drilling and low- and high-frequency vibration-assisted drilling of stacks.

KEYWORDS: aerospace materials, machining, vibrations, UVAM, UVAM&MQL, UVAM&HPC, LF-VAD

STRESZCZENIE: Przedstawiono najnowsze osiągnięcia we wspomaganej drganiami obróbce materiałów trudnoobialnych, takich jak stopy niklu, stopy tytanu oraz kompozyty stosowane w silnikach i konstrukcjach lotniczych. Przegląd obejmuje obróbkę wspomaganą drganiami ultradźwiękowymi oraz połączenie tej techniki ze smarowaniem minimalnym i chłodzeniem pod wysokim ciśnieniem. Omówiono także wiercenie stopów lotniczych wspomagane drganiami o niskiej częstotliwości oraz wiercenie stosów wspomagane drganiami o niskiej i wysokiej częstotliwości.

SŁOWA KLUCZOWE: materiały lotnicze, obróbka skrawaniem, drgania, obróbka wspomagana drganiami ultradźwiękowymi, minimalne smarowanie, wiercenie wspomagane drganiami o niskiej częstotliwości, chłodzenie pod wysokim ciśnieniem

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

[1] Jemielniak K. “New developments in cooling techniques for machining superalloys” [„Nowe osiągnięcia w technikach chłodzenia przy obróbce superstopów”]. Mechanik. 7 (2021) 6–16, https://doi.org/10.17814/mechanik.2021.7.9.

[2] Chen W., Huo D., Shi Y., Hale J.M. “State-of-the-art review on vibration-assisted milling: principle, system design, and application”. Int J Adv Manuf Technol. 97 (2018): 2033–2049, https://doi.org/10.1007/s00170-018-2073-z.

[3] Zheng L., Chen W., Huo D. “Review of vibration devices for vibration-assisted machining”. Int J Adv Manuf Technol. 108 (2020): 1631–1651, https://doi.org/10.1007/s00170-020-05483-8.

[4] Rinck P.M., Gueray A., Kleinwort R., Zaeh M.F. “Experimental investigations on longitudinal-torsional vibration-assisted milling of Ti-6Al-4V”. Int J Adv Manuf Technol. 108 (2020): 3607–3618, https://doi.org/10.1007/s00170-020-05392-w.

[5] Liu Q., Xu J., Yu H. “Experimental study of tool wear and its effects on cutting process of ultrasonic-assisted milling of Ti6Al4V”. Int J Adv Manuf Technol. 108 (2020): 2917––2928, https://doi.org/10.1007/s00170-020-05593-3.

[6] Zhu L., Ni C., Yang Z., Liu C. “Investigations of microtextured surface generation mechanism and tribological properties in ultrasonic vibration-assisted milling of Ti-6Al-4V”. Precision Engineering. 57 (2019): 229–243, https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2019.04.010.

[7] Gao J., Jin X. “Effects of Ultrasonic Vibration Assistance on Chip Formation Mechanism in Cutting of Ti–6Al–4V”. J. Manuf. Sci. Eng. 141/12 (2019): 121007, https://doi.org/10.1115/1.4045129.

[8] Bai W., Bisht A., Roy A., Suwas S., Sun R., Silberschmidt V.V. “Improvements of machinability of aerospace-grade Inconel alloys with ultrasonically assisted hybrid machining”. Int J Adv Manuf Technol. 101 (2019): 1143–1156, https://doi.org/10.1007/s00170-018-3012-8.

[9] Liu Y., Liu Z., Wang X., Huang T. “Experimental study on tool wear in ultrasonic vibration–assisted milling of C/SiC composites”. Int J Adv Manuf Technol. 107 (2020): 425–436, https://doi.org/10.1007/s00170-020-05060-z.

[10] Kim J., Bai W., Roy A., Jones L.C.R., Ayvar-Soberanis S., Silberschmidt V.V. Hybrid machining of metal-matrix composite”. Procedia CIRP. 82 (2019): 184–189, https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.04.162.

[11] Niu Q., Jing L., Wang C., Li S., Qiu X., Li C., Xiang D. “Study on effect of vibration amplitude on cutting performance of SiCp/Al composites during ultrasonic vibration-assisted milling”. Int J Adv Manuf Technol. 106 (2020): 2219–2225, https://doi.org/10.1007/s00170-019-04796-7.

[12] Hussein R., Sadek A., Elbestawi M.A., Attia M.H. “Elimination of delamination and burr formation using high-frequency vibration-assisted drilling of hybrid CFRP//Ti6Al4V stacked material”. Int J Adv Manuf Technol. 105 (2019): 859–873, https://doi.org/10.1007/s00170-019-04248-2.

[13] Wei L., Wang D. “Comparative study on drilling effect between conventional drilling and ultrasonic-assisted drilling of Ti-6Al-4V/Al2024-T351 laminated material”. Int J Adv Manuf Technol. 103 (2019): 141–152, https://doi.org/10.1007/s00170-019-03507-6.

[14] Yan L., Zhang Q., Yu J. “Effects of continuous minimum quantity lubrication with ultrasonic vibration in turning of titanium alloy”. Int J Adv Manuf Technol. 98 (2018): 827––837, https://doi.org/10.1007/s00170-018-2323-0.

[15] Ni C., Zhu L., Yang Z. “Comparative investigation of tool wear mechanism and corresponding machined surface characterization in feed-direction ultrasonic vibration assisted milling of Ti-6Al-4V from dynamic view”. Wear. 436–437 (2019): 203006, https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.203006.

[16] Ni C., Zhu L. “Investigation on machining characteristics of TC4 alloy by simultaneous application of ultrasonic vibration assisted milling (UVAM) and economical-environmental MQL technology”. Journal of Materials Processing Tech. 278 (2020): 116518, https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2019.116518.

[17] Lu Z., Zhang D., Zhang X., Peng Z. “Effects of high-pressure coolant on cutting performance of high-speed ultrasonic vibration cutting titanium alloy”. Journal of Materials Processing Tech. 279 (2020): 116584, https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2019.116584.

[18] Hussein R., Sadek A., Elbestawi M.A., Attia M.H. “Surface and microstructure characterization of low-frequency vibration-assisted drilling of Ti6Al4V”. Int J Adv Manuf Technol. 103 (2019): 1443–1457, https://doi.org/10.1007/s00170-019-03608-2.

[19] Hussein R., Sadek A., Elbestawi M.A., Attia M.H. “Effect of process parameters on chip formation during vibration-assisted drilling of Ti6Al4V”. Int J Adv Manuf Technol. 106 (2020): 1105–1119, https://doi.org/10.1007/s00170-019-04627-9.

[20] Singh M., Dhiman S., Singh H., Berndt C.C. “Optimization of modulation-assisted drilling of Ti-6Al-4V aerospace alloy via response surface method”. Materials and Manufacturing Processes. 35/12 (2020): 1313–1329, https://doi.org/10.1080/10426914.2020.1772487.

[21] Hussein R., Sadek A., Elbestawi M.A., Attia M.H. “Low-frequency vibration-assisted drilling of hybrid CFRP/Ti6Al4V stacked material”. Int J Adv Manuf Technol. 98 (2018): 2801–2817, https://doi.org/10.1007/s00170-018-2410-2.

[22] Xu J., Li C., Chen M., Ren F. “A comparison between vibration assisted and conventional drilling of CFRP/Ti6Al4V stacks”. Materials and Manufacturing Processes. 34/10 (2019): 1182–1193, https://doi.org/10.1080/10426914.2019.1615085.

[23] Hussein R., Sadek A., Elbestawi M.A., Attia M.H. “An investigation into tool wear and hole quality during low-frequency vibration-assisted drilling of CFRP/Ti6Al4V stack”. J. Manuf. Mater. Process. 3 (2019): 63, https://doi.org/10.3390/jmmp3030063.

[24] Yang H., Chen Y., Xu J., Ladonne M., Lonfier J., Fu Y. “Tool wear mechanism in low-frequency vibration-assisted drilling of CFRP/Ti stacks and its individual layer”. Int J Adv Manuf Technol. 104 (2019): 2539–2551, https://doi.org/10.1007/s00170-019-03910-z.

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2021.8-9.13

 

* Artykuł recenzowany

 

Pobierz plik / download

Krzysztof Jemielniak: New developments in vibration assisted machining of aerospace materials (Nowe osiągnięcia w obróbce materiałów lotniczych wspomaganej drganiami) (PDF, ~2,7 MB)

Strona główna Sierpień-Wrzesień 2021 New developments in vibration assisted machining of aerospace materials

Zamów NEWSLETTER

Nasze propozycje

Obróbka ręczna metali narzędziami ściernymi
Jan Krzos

Obróbka ręczna metali narzędziami ściernymi

Wydawnictwo Naukowe PWN

Poradnik "Obróbka ręczna metali narzędziami ściernymi" przeznaczony jest dla osób zajmujących się obróbką...

Modelowanie, symulacja i programowanie robotów przemysłowych w środowisku Delmia V6
Adam Słota

Modelowanie, symulacja i programowanie robotów przemysłowych w środowisku Delmia V6

Wydawnictwo Naukowe PWN

W książce przedstawiono proces programowania offline robotów przemysłowych w systemie Delmia v6, który jest...

Wyścig o najważniejsze metale świata. Brudne oblicze czystej energii i cyfrowych technologii
Vince Beiser

Wyścig o najważniejsze metale świata. Brudne oblicze czystej energii i cyfrowych technologii

Wydawnictwo Prześwity

Wyścig o metale niezbędne ludzkości do produkcji czystej energii oraz rozwoju cyfrowych technologii...

Inżynieria materiałowa połączeń spawanych
Marek Blicharski, Jan Sieniawski

Inżynieria materiałowa połączeń spawanych

Wydawnictwo Naukowe PWN

Książka jest pierwszym w kraju opracowaniem tłumaczącym wyczerpująco i na dobrym poziomie zjawiska fizyczne...

Nasi partnerzy