Výzkum technologie soustružení se zpětným posuvem

Lukáš Drábek

Doctoral thesis

Reverse-feed Turning Technology Research

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá problematikou výzkumu technologie soustružení se zpětným posuvem. Jedná se o relativně novou a málo používanou metodu obrábění. Zvyšující se požadavky na kvalitu, ale také rozšiřující se oblast použití vyráběných materiálů používaných pro výrobu součástí sebou nese také tlak na vývoj samotných technologií používaných k výrobě těchto součástí. Tento neustálý vývoj klade požadavky na vylepšování a zefektivňování obráběcích strojů a používaných nástrojů. Z hlediska vývoje nástrojů se především jedná o zvýšení jejich trvanlivosti, řezivosti, odolnosti proti opotřebení, geometrické přesnosti a možnosti použití těchto nástrojů v oblasti vysoko rychlostního obrábění a obrábění v extrémních podmínkách s přerušovanými řezy. Nástroje jsou v těchto případech namáhány nejen rázovým zatížením, ale také jsou vystaveny extrémním teplotám, což klade vysoké požadavky na správnou geometrii nástroje, na správný odchod třísky z místa řezu a odolnost řezného matriálu proti opotřebení za vysokých teplot. Z těchto důvodů je důležitý vývoj nejen materiálů používaných pro obrábění, ale také nové přístupy v obrábění a analýza samotných obráběcích procesů. V současné době jsou důležité nejen vlastnosti obráběných nástrojů, ale vzhledem k velké konkurenci je důležitá také finanční stránka výroby součástí. Pořizovací náklady nástrojů pro obrábění součástí hrají významnou roli při stanovení ceny výrobků. Nejen z těchto důvodů byl vyvinut nový systém obrábění, zpětné soustružení, které přislibuje provádět operace mnohem efektivněji a produktivněji. Pro obrábění je také potřeba menšího množství nástrojů ve srovnání s klasickým soustružením. Cílem práce je ověření vhodných parametrů obrábění pro nově vyvinuté břitové destičky a nástrojové držáky pro soustružení se zpětným posuvem. Zhodnocení bude provedeno z hlediska dosažení vysoké produktivity, nízkého opotřebení nástroje, nízkého silového zatížení obráběcí soustavy a zhodnocení dosahované kvality obrobeného povrchu. Silové průběhy řezného procesu budou změřeny pomocí dynamometru a rozloženy do jednotlivých složek. Dále bude zhodnocen tvar a charakter vytvářených třísek, stanovena mikrogeometrie obrobeného povrchu, mechanismy a typy opotřebení vyměnitelných břitových destiček. Závěr bude věnován stanovení přínosu pro vědu, výzkum, výuku a praxi.

Abstract:

The presented dissertation deals with the research of reversing turning technologies. This is a relatively new and little-used machining method. Increasing quality requirements, but also an expanding area of use of manufactured materials used to manufacture components, also put pressure on the development of the technologies themselves used to manufacture these components. This continuous development puts demands on improving and improving the efficiency of machine tools themselves and the tools used. From the point of view of tool development, it is mainly the increase of their durability, cutting resistance, wear resistance, geometrical precision and the possibility of using these tools in the field of high-speed machining and machining of extreme conditions with interrupted cuts. In these cases, tools are stressed not only by impact loads, but also exposed to extreme temperatures, which puts high demands on the correct geometry of the tool, the correct removal of the chips from the cutting point and the resistance of the cutting material against wear at high temperatures. For these reasons, it is important not only to develop materials used for machining, but also new machining approaches and analysis of the machining processes themselves. At present, not only the properties of machined tools are important, but due to the great competition, the financial aspect of component production is also important. The cost of the component machining tools plays an important role in determining the price of the products. Not only for these reasons, a new machining system, reverse turning, has been developed that allows you to perform operations more efficiently and more productively. For machining, there is also a need for fewer tools compared to conventional turning. The aim of the work is to determine suitable machining parameters for newly developed inserts and tool holders for retraction turning. The evaluation will be performed in terms of achieving high productivity, low tool wear, low force load of the machining system and evaluation of the achieved quality of the machined surface. The force curves of the cutting process will be measured using a dynamometer and distributed into individual components. Furthermore, the shape and character of the generated chips will be evaluated, the microgeometry of the machined surface, mechanisms and types of wear of replaceable inserts and their durability will be determined. The conclusion will be devoted to determining the benefits for science, research, teaching and practice.

Keywords

zpětné soustružení, řezné síly, mikrogeometrie povrchu, třísky, opotřebení, rozkmit sil, strukturální rovnice, uhlíková ocel, korozivzdorná ocel

Keywords

reverse-turning, cutting forces, surface microgeometry, chips, wear, force variation, structural equation, carbon steel, stainless steel

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 8. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 7. 12. 2022
• Supervisor: Jana Petrů
• Reader: Michal Hatala, Zbyněk Studený, František Holešovský

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie