Analiza sił oraz drgań podczas frezowania kompozytu metalowo-ceramicznego *

Analysis of forces and vibrations during milling of a metal-ceramic composite

Author: Natalia Znojkiewicz, Marek Madajewski, Paweł Twardowski, Szymon Wojciechowski

Mechanik nr 08/09/2018 - Obróbka skrawaniem

STRESZCZENIE: Przeanalizowano składowe siły całkowitej oraz drgań podczas frezowania kompozytu metalowo-ceramicznego F3S.10S firmy Duralcan™ frezami, których ostrza są wykonane z dwóch materiałów: PCD oraz CBN. Badanie przeprowadzono przy zmiennych parametrach frezowania, tzn. różnych prędkościach skrawania v_c i posuwu f_z. Pomiary drgań i sił wykonywano w trzech kierunkach: posuwowym (F_f, A_f), posuwowym normalnym (F_fN, A_fN) oraz odporowym (F_p, A_p). Z otrzymanych przebiegów sił i drgań wyznaczono miary punktowe, takie jak wartości średniokwadratowe. Analizy przeprowadzono zarówno w funkcji czasu, jak i częstotliwości. Analiza w głównej mierze dotyczyła wpływu prędkości skrawania i posuwu na poziom amplitud drgań i sił. Dodatkowo przeprowadzono analizę częstotliwościową.

SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie, kompozyt, siły, drgania

ABSTRACT: Presented is the analysis of the cutting forces and vibrations during milling of the F3S.10S Duralcan™ metal-ceramic composite, using milling cutters made of two materials: PCD and CBN. The test was carried out with variable milling parameters, i.e. cutting speeds v_c and feed f_z. Measurements of vibrations and forces were made in three directions: feed (F_f, A_f), feed normal (F_fN, A_fN), and resistant (F_p, A_p). The root mean square values were determined from the received forces and vibrations. The analysis was made both as a function of time and frequency. The analysis mainly concerned the impact of the cutting speed and the feed on the level of the amplitudes of the vibrations and forces. An additional frequency analysis was carried out.

KEYWORDS: milling, composite, forces, vibrations

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

Bieniaś J., Walczak M., Surowska B., Sobczak J. “Microstructure and corrosion behavior of aluminium Fly ash composites”. Journal of Optoelektronics and Advanced Materials. 5, 2 (2003): s. 493–502.
Karolczak P., Kowalski M. „Możliwości kształtowania toczeniem metalowych materiałów kompozytowych o zwiększonej zawartości wzmocnienia”. G. Wróbel (red.). Polimery i kompozyty konstrukcyjne. Cieszyn: Wydawnictwo Logos Press, 2010, s. 150–157.
Kishawy H.A., Kannan S., Balazinski M. “An energy based analytical force model for orthogonal cutting of metal matrix composites”. CIRP Annals. 53, 1 (2004): s. 91–94.
Rashid A., Nicolescu C.M. “Active vibration control in palletised workholding system for milling”. International Journal of Machine Tools & Manufacture. 46 (2006): s. 1626–1636.
Sobczak J. „Metalowe materiały kompozytowe”. Kraków–Warszawa: Wyd. Instytutu Odlewnictwa i Instytutu Transportu Samochodowego (2002).
Teti R. “Machining of composite materials”. CIRP Annals. 51, 2 (2002): s. 611–634.
Walczak M., Pieniak D., Bieniaś J. „Zużycie i struktura powierzchni aluminiowych kompozytów zbrojonych cząsteczkami SiC w warunkach tarcia technicznie suchego”. Autobusy: Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe. 13, 7–8 (2012): s. 167–173.
Wojciechowski S. “The estimation of cutting forces and specific force coefficients during finishing ball end milling of inclined surfaces”. International Journal of Machine Tools & Manufacture. 89 (2015): s. 110–123.
Vencla A., Bobicb I., Arosteguic S., Bobicd B., Marinkovica A., Babice M. “Structural, mechanical and tribological properties of A356 aluminium alloy reinforced with Al₂O₃, SiC and SiC +graphite particles”. Journal of Alloys and Compounds. 506, 2 (2010): s. 631–639.