Experimental studies of milling process stability of Inconel alloy X750

Abstract

MICHAŁ RUDZIK RAFAŁ RUSINEK JERZY WARMIŃSKI*W trakcie obróbki skrawaniem mogą występować drgania samowzbudne, które mają negatywny wpływ na jej wydajność i trwałość narzędzi. Z tego względu przeprowadzono badania doświadczalne frezowania stopu Inconel X750 celem badania stabilności procesu skrawania. Wykorzystując oprogramowanie CutPro wykonano analizę modalną i wykreślono krzywe stabilności. Następnie dokonano doświadczalnej weryfikacji obszarów stabilności dla wybranych parametrów obróbki. SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie, drgania samowzbudne, stabilność procesu skrawania, analiza modalna, CutPro During the machining there may be self-excited vibrations, which have a negative impact on productivity and tool life. Therefore, the experimental studies of Inconel X750 milling process were carried out. Using the CutPro software modal analysis is performed and plotted stability lobes diagram. Next, a verification of stability areas for selected machining parameters is conducted. KEYWORDS: milling, self-excited vibration, stability of cutting, modal analysis, CutPro Proces obróbki skrawaniem jest ważną i ciągle popularną metodą wytwarzania zarówno elementów z klasycznych materiałów konstrukcyjnych jak i nowoczesnych superstopów, czy materiałów kompozytowych. Obecnie intensywnie rozwija się obróbka szybkościowa, która jest przejawem dążenia do skrócenia czasu skrawania i poprawienia jakości powierzchni gotowego wyrobu. Nowym wyzwaniem jest obróbka materiałów trudnoskrawalnych takich jak stale specjalne, stopy niklu, tytanu (superstopy) czy kompozyty. Podczas obróbki skrawaniem mogą wystąpić niepożądane drgania samowzbudne pogarszające jakość powierzchni i skracające trwałość narzędzia. Problem rozpoznawania tych drgań i warunków ich powstawania jest ciągle nierozwiąza-ny. Chociaż istnieje wiele prac podejmujących taką tematykę jednak rezultaty w nich przedstawione wciąż są dalekie od ideału i nie do końca zgodne z rzeczywistością.Pierwsze modele procesu skrawania wyjaśniające mechanizm powstawania drgań typu "chatter" zostały opracowane w połowie XX wieku [1,2]. Wskazano w nich na zjawisko regeneracji drgań pochodzących od nierówności powierzchni obrobionej we wcześniejszym przejściu narzę-dzia (toczenie) lub ukształtowanej przez poprzednie ostrze (np. frezowania) jako główną przyczynę drgań samowzbudnych. W późniejszych pracach [3][4][5][6][7] opracowano metody wyznaczania obszarów stabilnego skrawania bazujących jednak na podejściu liniowym, które nie zawsze jest wystarczająco dokładne. Ponadto, na początku lat dziewięćdzie-siątych Grabec [8] wykazał, że inną przyczyną drgań samowzbudnych typu "chatter" może być tarcie pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym. Mechanizm tarciowy uznawany jest za główną przyczynę powstawania drgań chaotycznych w układach mechanicznych w tym rów-nież w obróbce skrawaniem [9,10]. Ważnym problemem jest identyfikacja drgań typu "chatter" oraz weryfikacja obszarów stabilności podczas skrawania. W tej kwestii rozbieżność wyników prezentowanych w literaturze jest znaczna, dlatego też w niniej...