Detekce trvanlivosti keramických řezných nástrojů pomocí integrovaných odporových vrstev

Ondřej Dupala

Doctoral thesis

Durability Detection of Ceramic Cutting Tools with Integrated

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá metodikou sledování opotřebení vyměnitelných břitových destiček s nanesenou odporovou vrstvou. Odporová vrstva je nanesena na vyměnitelné břitové destičce z nitridické keramiky. Nástroj je vyroben tak, že řezná hrana a k ní přilehlé plochy tvoří uzavřený vodivý obvod. Pomocí speciálního nástrojového držáku a dalších zařízení je měřena a zaznamenávána hodnota elektrického odporu během procesu obrábění. Mezi jednotlivými řezy je také měřena hodnota opotřebení. Opotřebení je měřeno na počítači pomocí specializovaného software a to na základě snímků pořízených mikroskopem. Experimenty probíhaly při podélném soustružení na čtyřech různých polotovarech ze stejného materiálu z litiny s kuličkovým grafitem. Na každém polotovaru pak proběhy tři experimenty za různých řezných podmínek. Doprovodně byla měřena i teplota na špičce nástroje. Cílem práce je zkoumání závislosti mezi průběhem opotřebení a průběhem elektrického odporu a zmapování doprovodných jevů vztahujících se k této problematice. Praktická část práce obsahuje podrobný popis experimentu spolu s popisem použitých strojů a zařízení. Je zde grafické znázornění naměřených hodnot a jejich rozbor. Závěrečná část pak obsahuje shrnutí výsledků a závěry pro vědu i praxi s následným doporučením pro další výzkum. Teoretická část práce je zaměřena na rozbor keramických nástrojových materiálů, jejich rozdělení a základní popis. Podrobněji je zde popsaná nitridická keramika a samotná výroba nitridiu křemíku. V dalších kapitolách jsou popsány druhy a mechanismy opotřebení, metody jeho měření a kritéria opotřebení. Také jsou zde zmíněny metody diagnostiky řezného nástroje. A to především poznatky ze zahraničních publikací zabývajících se diagnostikou řezného nástroj pomocí odporových vrstev při soustružení i frézování.

Abstract:

The presented dissertation thesis follow up methodology of monitoring the wear of inserts with built - up impedance layer. The Impedance layer is built - up on an exchangeable cutting edge compounded of nitride ceramics. The tool (cutting insert) is designed in a specific way, so each cutting edge creates a close conductive electric circuit. The electric resistance is measured and recorded during the machining process thanks to a special tool holder and other devices. The tool wear is measured after each cut. Measuring is realized on a PC with measuring software and it is based on photos done by a microscope. Experiments were performed at longitudinal turning on four different semi-finished products of the same material of spheroidal graphite cast iron. The 3 experiments with various cutting conditions were done on each semi-finished product. The temperature on the insert tip was measured additionally. The aim of the work is to investigate the relationship between a tool wear curve and an electric resistance curve. And examining of the accompanying phenomena related to this issue. The practical part of the work contains a detailed description of the experiment together with a description of used machinery and equipment. There is a graphic representation of the measured values and their analysis. The final part summarizes the results and conclusions of science and the practice followed by recommendations for further research. The theoretical part is focused on the analysis of ceramic tool materials, their partition and basic description. The nitride ceramic production and features are described here. The types and mechanisms of tool wears, measuring methods and criteria for tool wear are described in further chapters. The methods of tool diagnostic are mentioned as well. There is also mentioned knowledge of foreign publications dealing with the diagnosis of a cutting tool using resistive layers in turning and milling.

Keywords

Detekce trvanlivosti, Keramický řezný nástroj, Integrované odporové vrstvy

Keywords

Durability Detection, Ceramic Cutting Tools, Integrated Resistive Layers

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 8. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 24. 3. 2017
• Supervisor: Josef Brychta
• Reader: Michal Hatala, Karel Kouřil, Andrej Czán

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie