Striving for increased productivity while maintaining hole quality and high process robustness when drilling requires knowledge about the working principles of heat generation, mechanics and a proper cutting fluid that aids in cooling, lubricating and evacuating chips from the cutting zone. If the heat generated in the tool-workpiece and tool-chip interfaces does not exit the cutting zone adequately through the chips, the workpiece material or the redistribution of coolant the hole quality can be impacted negatively and breakdowns may occur which reduces overall productivity. During product testing, a sudden type of drill failure was observed when machining 316L stainless steel. When modifying the coolant design this was avoided which led to the assumption that the failure was caused by a large amount of heat being generated due to poor conductivity in the material combined with insuffcient cooling. However, this theory couldn't be investigated because of a lack of an existing method. To evaluate, three modifications of the CoroDrill 870 with dimensions Ø16mm and length 3xD were designed using Siemens NX 12 to observe whether coolant design choices have a significant impact on heat generation when drilling. To examine this a testing methodology was developed which utilizes IR-thermography and a combination of type K and J thermocouples inserted into the workpiece and onto the back surface, which measures its temperature in the cutting zone. Several tests were conducted with the developed setup to gather a larger data set to reduce impact from random error and to perform further analysis. Although the experiment setup is promising due to being simple and applicable to different materials there are large sources of variation associated with the placement of thermocouples. The results indicate some difference in registered temperature between the modifications however it is diffcult to draw conclusions based on the relatively few trustworthy measurements made. / För att förbättra produktiviteten vid borrning utan att kompromissa på hålkvalité och processäkerhet krävs bakomliggande kunskaper inom områden som, värmebildning, skärförlopp, och kylvätska vilket kyler, smörjer, och transporterar spånor från skärzonen. Om värmen som bildas i ytorna mellan verktyg-ämne och verktyg-spåna inte lämnar skärzonen på ett tillförlitligt sätt genom spånor, ämnet eller genom kylvätskans cirkulation kan hålkvalitén påverkas eller haverier kan orsakas vilket minskar produktivitet. Under en testning som genomfördes där 316L rostfritt stål borrades upptäcktes en ny typ av abrupt brott. När borrens kyllösning modiferades kunde detta fel undvikas varpå man drog slutsatsen att haveriet var en konsekvens av den stora temperaturgradient som bildas då materialets värmeledningsförmåga är relativt dålig. Dessvärre kunde denna teori inte prövas då det saknades en befintlig testmetodik. För att undersöka detta utvecklades tre modifikationer av CoroDrill 870 med dimension Ø16mm och längd 3xD i Siemens NX 12 i syfte att observera huruvida en signifikant temperaturskillnad skulle uppstå. För att utreda detta skapades en testuppställning som kombinerar IR-termografi med termoelement av typ K och typ J, fästa i ämnet respektive påämnets baksida vilket mäter materialets temperatur i skärzon. Ett flertal tester genomfördes med denna uppställning för att samla en större mängd data för fortsatt analys samt för att minska inverkan av slumpmässiga fel.Även om metoden är lovande då den är relativt enkel och tillämpbar på olika material så finns det stora potentiella källor till variation kopplade till mänsklig faktor och placering av termoelement. Resultatet som analyserats antyder att det finns en viss temperaturskillnad mellan modifikationerna men för att göra välgrundade slutsatser skulle fler mätningar behöva genomföras.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-87429 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Edinger, Oskar |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Institutionen för teknikvetenskap och matematik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0037 seconds