Fräsning och annan intermittent skärande bearbetning ger upphov till termisk utmattning av skärverktyg. Problemet med termiska sprickor blir större vid bearbetning av värmehållfasta material som austenitiskt rostfritt stål eftersom värmeväxlingarna i skärverktyget blir mer extrema. Detta fenomen förvärras ytterligare vid användning av traditionell kylning. Fräsning av rostfritt stål utförs därför torrt. Den torra bearbetningen är inte oproblematisk eftersom höga temperaturer uppstår i skärzonen vilket påverkar verktygets livslängd och i vilken utsträckning avverkningshastigheten kan höjas med högre skärhastighet eller matning. Detaljer som tar lång tid att tillverka är negativt för både företagens ekonomi och miljön till följd av större energiåtgång.Minimalsmörjning är en metod som går ut på att små mängder smörjmedel i form av aerosol fokuseras mot skäreggen och smörjer kontakten mellan arbetsstycke och skär, vilket minimerar friktionsvärmen. På detta sätt kan den totala värmeutvecklingen reduceras samtidigt som värmeväxlingarna hålls på en lägre nivå jämfört med traditionell kylning. Syftet med arbetet var att undersöka och jämföra planfräsning av austenitiskt rostfritt stål, 1.4301, under torr bearbetning och bearbetning med minimalsmörjning.Centralt för studien var hur verktygsförslitningen och ytjämnheten hos bearbetat material påverkas då minimalsmörjning appliceras gentemot vid torr bearbetning.En fråga som togs upp var om avverkningshastigheten kunde ökas med minimalsmörjning utan att få negativ inverkan på verktygsförslitning och ytjämnhet av bearbetat arbetsstycke.Fullfaktorförsök upprättades och jämförelsen mellan torr bearbetning ochminimalsmörjning gjordes med planfräsning med PVD-belagda hårdmetallskär. Ett optiskt mätmikroskop användes för att analysera förslitningen på skärverktygens spån- och släppningssidor efter ca 3 minuter i ingrepp. Ytjämnhet på bearbetad ytamättes med ytjämnhetsmätare och temperaturen i arbetsstycket mättes med termoelement.Resultatet visade att tillämpning av minimalsmörjning sänker temperaturen i skärzonen vilket för rostfritt stål innebär att skärhastigheten bör ökas för att undvika löseggsområdet. På så sätt ökar även avverkningshastigheten och produktiviteten. / Milling and other intermittent metal cutting operations often cause thermal fatigue in the cutting tools used. This type of wear is more severe during machining of heat resistant alloys such as austenitic stainless steel because of more extreme temperature variations during the cutting procedure. This phenomenon is further accelerated by employing flood cooling. Milling of stainless steel is therefore usually performed dry. Dry cutting is, however, not without its share of problems, since high temperatures develop in the cutting zone which adversely affect tool life and to which extent the productivity can be increased via higher cutting speeds or feed rates. Parts that take longer to manufacture are not only bad for business economics, but also for the environment due to higher energy consumption.Minimum quantity lubrication is a method that uses minimal quantities of oil dispersed as aerosol toward the cutting edge. This lubricates the tool-workpiece interface which minimizes frictional heat. This way, the total heat during cutting can be reduced while also avoiding the extreme temperature variations associated with flood cooling. The purpose of this thesis is to study and compare the performance of dry cutting and minimum quantity lubrication during face milling of austenitic stainless steel, 1.4301.The tool wear rates of the cutting tools and surface quality of the machined workpiece were compared for the two cutting environments. Of particular interest was the question whether the material removal rate could be increased with the usage of minimum quantity lubrication without adversely impacting the tool life or workpiece surface quality.A full factorial design of experiments was created, and the comparison of dry machining and minimum quantity lubrication was done by face milling with PVDcoated carbide inserts. An optical stereo microscope was used for the analysis of rake and flank wear after roughly 3 minutes of cutting tool engagement. Surface roughness of machined part was measured with a measuring stylus, and the temperature of the workpiece was measured with embedded thermocouples.The results show that minimum quantity lubrication reduces the temperature in the cutting zone, which for stainless steel means that the cutting speed should be increased to avoid the formation of built-up edges. At the same time, the material removal rate is increased, and productivity is affected positively.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:hig-41965 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Norell, Adam, Hajo, Darav |
| Publisher | Högskolan i Gävle, Maskinteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0023 seconds