SIŁA SKRAWANIA PODCZAS TOCZENIA CERAMIKI Si3N4 W

KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN – ODDZIAà W POZNANIU
Vol. 29 nr 2
Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
2009
MARIAN JANKOWIAK
SIàA SKRAWANIA PODCZAS TOCZENIA CERAMIKI Si3N4
W WARUNKACH LAM
W artykule przedstawiono wpáyw temperatury nagrzewanej laserowo warstwy skrawanej
twardej ceramiki technicznej Si3N4, posuwu, gáĊbokoĞci skrawania oraz zuĪycia ostrzy na siáĊ
skrawania podczas wzdáuĪnego toczenia ostrzami wykonanymi z róĪnych materiaáów narzĊdziowych: polikrystalicznego diamentu i azotku boru oraz powlekanego wĊglika spiekanego. Wykazano, Īe wzrost temperatury warstwy skrawanej ceramiki Si3N4 w warunkach laserowego wspomagania toczenia (LAM) istotnie zmniejsza siáĊ skrawania badanymi ostrzami. Wzrost posuwu
i gáĊbokoĞci skrawania powoduje wzrost siáy skrawania intensywniejszy niĪ w przypadku tradycyjnego toczenia innych materiaáów konstrukcyjnych. Potwierdzono, Īe istnieje istotna korelacja
pomiĊdzy siáą skrawania podczas laserowego wspomagania toczenia a zuĪyciem stosowanych
ostrzy.
Sáowa kluczowe: laserowe wspomaganie toczenia, twarda ceramika techniczna, siáa skrawania
1. WPROWADZENIE
Ciągle rosnące wymagania obróbki stopów tytanu i niklu, ceramiki technicznej oraz materiaáów kompozytowych czĊsto wykraczają poza moĪliwoĞci tradycyjnych metod obróbki. Metody te polegają gáównie na usuwaniu naddatku obróbkowego ostrzami o zdefiniowanej krawĊdzi skrawającej. Wymienione materiaáy naleĪą do grupy materiaáów trudno skrawalnych, gdyĪ podczas ich obróbki
nastĊpuje intensywne zuĪycie ostrzy skrawających, powstają duĪe siáy skrawania
i duĪe naprĊĪenia obróbkowe. Do poprawy skrawalnoĞci tych materiaáów dąĪy
siĊ przez stosowanie obróbki hybrydowej, polegającej na dostarczeniu do strefy
skrawania dodatkowej energii cieplnej za pomocą plazmy lub promienia lasera.
Proces nagrzewania promieniem lasera jest okreĞlany jako laserowe wspomaganie obróbki (LAM). Jest ono badane w wielu oĞrodkach naukowych na Ğwiecie
oraz w Polsce. Pozytywne efekty obróbki hybrydowej stwierdzono w zakresie
zuĪycia ostrzy i wartoĞci siá skrawania podczas toczenia materiaáów ceramicz
Dr inĪ. – Instytut Technologii Mechanicznej Politechniki PoznaĔskiej.
Praca naukowa finansowana ze Ğrodków na naukĊ w latach 2007-2010 jako projekt badawczy.
12
M. Jankowiak
nych [2, 7 – 17, 22, 25 – 27, 33], inconelu 718 [1, 32], zahartowanej stali [6, 29],
stali narzĊdziowej i stelitu [3], Īeliwa wermikularnego [30], kompozytów metalowo-ceramicznych [31] oraz mikrofrezowania stopu aluminium [18]. PoprawĊ
skrawalnoĞci ocenia siĊ równieĪ na podstawie zmniejszenia energii wáaĞciwej
skrawania [1, 25], chropowatoĞci powierzchni obrobionej [28, 30] lub naprĊĪeĔ
Ğcinających w strefie skrawania [21]. Badania wykazaáy równieĪ, Īe toczenie
w warunkach LAM zmniejsza istotnie koszty jednostkowe wytwarzania w porównaniu z toczeniem tradycyjnym [1, 30]. Tematyka laserowego wspomagania
obróbki materiaáów trudnoskrawalnych jest nadal aktualna i rozwijana w wielu
oĞrodkach naukowych.
2. CEL, ZAKRES I TECHNIKA BADAē
Celem badaĔ byáo okreĞlenie wpáywu temperatury warstwy skrawanej nagrzewanej laserowo ceramiki Si3N4 oraz posuwu f, gáĊbokoĞci skrawania ap
i zuĪycia ostrzy VBc na siáĊ skrawania Fc podczas toczenia wzdáuĪnego. WarstwĊ skrawaną podczas skrawania nagrzewano promieniem lasera CO2 (TLF
2600t TRUMPF) o Ğrednicy dl = 6 mm do temperatury z zakresu 42 = 1100 –
– 1500ºC. Stosowano posuw o wartoĞci f = 0,04 – 0,14 mm/obr oraz gáĊbokoĞü
skrawania ap = 0,1 – 0,225 mm. Badania prowadzono dla staáej prĊdkoĞci skrawania vc = 10 m/min.
Materiaáem obrabianym byáy tulejki o wymiarach Ø14×4,5×104 mm z twardej ceramiki technicznej Si3N4 (>96%), produkcji Norton Dias (Republika Czeska), wykonane w technologii HIPSN. Wedáug danych producenta ich wáaĞciwoĞci byáy nastĊpujące: gĊstoĞü 3,23 g/cm3, wielkoĞü ziarna (d 50) < 1 µm, mikrotwardoĞü 1800 – 1900HV0,1, moduá sprĊĪystoĞci E 3,2×105 MPa.
Ostrzami skrawającymi byáy wymienne páytki ostrzowe produkcji Kennametal (USA):
– TPGN110304 z naroĪem z polikrystalicznego diamentu KD100,
– TPGN110304 z naroĪem z polikrystalicznego azotku boru KD050,
– SNMG 120408 MS z drobnoziarnistego wĊglika wolframu KC5510 z nanopowáoką TiAlN (naniesioną metodą PVD).
Badania wykonano na stanowisku skáadającym siĊ z tokarki uniwersalnej
zintegrowanej z laserem technologicznym w Zakáadzie Obróbki Skrawaniem
Instytutu Technologii Mechanicznej Politechniki PoznaĔskiej (rys. 1) [7, 8].
Obróbka hybrydowa (laserowe wspomaganie skrawania) wymaga utrzymywania „staáej”, zaáoĪonej temperatury warstwy skrawanej. Do jej kontroli wykorzystano termometry bezkontaktowe (pirometry) serii Marathon firmy Raytek,
o rozdzielczoĞci optycznej 300:1, mierzące temperaturĊ powierzchni obrabianej
w dwóch punktach (rys. 2). Punkt pomiaru B, oddalony kątowo od punktu A
Siáa skrawania podczas toczenia ceramiki.....
13
vfl
$Ÿ4o
n
vf
%Ÿ42
Rys. 1. Widok strefy skrawania nagrzewanej laserowo [7, 8]
Fig. 1. View of turning zone heated via laser [7, 8]
Rys. 2. Miejsca pomiaru temperatury przedmiotu obrabianego podczas LAM [7, 8]
Fig. 2. The place of workpiece temperature
measured during LAM [7, 8]
o 90°, leĪący w páaszczyĨnie przechodzącej przez oĞ promienia laserowego
i prostopadáej do osi toczonego przedmiotu, jest miejscem, w którym znajduje
siĊ naroĪe ostrza skrawającego w warunkach LAM, a temperatura 42 jest temperaturą regulowaną. Utrzymywanie „staáej” temperatury zapewniaá specjalny
autorski program [4] dziaáający na zasadzie ujemnego sprzĊĪenia zwrotnego.
Program ten utrzymywaá zadaną temperaturĊ 42, a kaĪdorazowa jej zmiana wynikająca z przebiegu skrawania powodowaáa zmianĊ mocy promienia laserowego w celu powrotu do temperatury zadanej.
SiáĊ skrawania mierzono siáomierzem tensometrycznym wáasnej konstrukcji,
wyposaĪonym w mostek tensometryczny firmy Tenmex.
3. WYNIKI BADAē I ICH ANALIZA
Wyniki badaĔ wpáywu temperatury warstwy skrawanej ostrzami z polikrystalicznego diamentu, azotku boru i powlekanego wĊglika spiekanego przedstawiono na rys. 3. Widaü, Īe wzrost temperatury od 1100qC do 1500qC powoduje
zmniejszenie siáy skrawania Fc od kilku do kilkunastu razy, w zaleĪnoĞci od
uĪytego ostrza. Tak duĪą zmianĊ siáy skrawania pod wpáywem zmian temperatury potwierdzono w badaniach opisanych w pracach [18, 33], natomiast w badaniach omówionych w publikacjach [1, 3, 22, 25, 27 – 32] zmiana ta byáa najwyĪej kilkukrotna. Zmniejszanie siáy skrawania w badanym zakresie temperatury
wynika ze zmiĊkczenia szklistej fazy osnowy ceramiki Si3N4 [22]. Siáa skrawania w temperaturze 1100qC ma wartoĞü zbliĪoną do siáy skrawania podczas tra-
M. Jankowiak
14
dycyjnego toczenia ceramiki Si3N4 [20]. NajwiĊksze wartoĞci siáy zarejestrowano dla ostrzy z wĊglików spiekanych, najmniejsze natomiast dla ostrzy z polikrystalicznego diamentu. Wynika to prawdopodobnie z róĪnicy promienia krawĊdzi skrawającej rn: dla ostrzy wĊglikowych rn | 20 Pm, natomiast dla ostrzy
diamentowych rn | 4 Pm; promieĔ krawĊdzi skrawającej ma istotne znaczenie
podczas skrawania maáych gruboĞci warstwy skrawanej. NaleĪy zauwaĪyü, Īe
róĪnice w wartoĞciach siáy skrawania ostrzami supertwardymi i wĊglikowym
maleją wraz ze wzrostem temperatury 42 warstwy skrawanej.
60
F c = 7047*10 *4 2
23
Siáa skrawania Fc [N]
50
-8,2
2
R = 0,9
WS
40
30
F c = 8E+224 2
2
PCBN
R = 0,9723
20
10
-7,0
PKD
0
1000
F c = 3E+294 2
1100
-9,2
2
R = 0,99
1200
1300
1400
1500
1600
Temperatura skrawania4 [°C]
Rys. 3. Siáa skrawania Fc w funkcji temperatury 42 warstwy skrawanej ceramiki Si3N4 toczonej
ostrzami z polikrystalicznego diamentu (PKD) i azotku boru (PKBN) oraz wĊglika spiekanego (WS)
Fig. 3. Cutting force Fc in function of cut temperature 42 for ceramics Si3N4 turned with polycrystalline
diamond (PCD) and boron nitride (PCBN) as well as coated cemented carbide wedges (HW)
Wraz ze wzrostem rzeczywistej gáĊbokoĞci skrawania i posuwu (rys. 4 – 5)
zwiĊksza siĊ monotonicznie siáa skrawania, przy czym zwiĊksza siĊ ona intensywniej niĪ w przypadku tradycyjnego toczenia wiĊkszoĞci materiaáów konstrukcyjnych. Wykáadniki potĊgowe w równaniach regresji są istotnie wiĊksze
od jednoĞci zarówno w równaniach Fc(ap), jak i Fc(f). W przypadku zmiany gáĊbokoĞci skrawania wynika to ze zmiany wáaĞciwoĞci nagrzewanego materiaáu
ceramicznego w gáĊbi warstwy wierzchniej, co jest związane z rozkáadem temperatury w przedmiocie obrabianym. Oznacza to, Īe gdy stosowano wiĊkszą
gáĊbokoĞü skrawania, naroĪe ostrza znajdowaáo siĊ w obszarze o mniejszym
stopniu zmiĊkczenia szklistej fazy osnowy toczonej ceramiki, w efekcie czego
siáa skrawania rosáa wiĊcej niĪ proporcjonalnie.
Siáa skrawania podczas toczenia ceramiki.....
15
25
PCBN
F c = 164,3a p
R = 0,99
20
Siáa skrawania Fc [N]
1,32
2
15
WS
F c = 204,9a p
1,61
2
R = 0,99
10
F c = 267,7a p
5
1,94
2
PKD
R = 0,99
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
GáĊbokoĞü skrawania a p [mm]
Rys. 4. Wpáyw gáĊbokoĞci skrawania na siáĊ skrawania podczas toczenia róĪnymi ostrzami ceramiki
Si3N4 w temperaturze 42 = 1400 – 1500qC
Fig. 4. Cutting depth influence on cutting force during turning of ceramics Si3N4 with different wedges
in temperature 42 = 1400 – 1500qC
30
Siáa skrawania Fc [N]
25
PCBN
F c = 325 f
20
WS
15
F c = 379 f
1,28
2
R = 0,98
1,37
R 2 = 0,99
10
F c = 307 f
1,45
2
0
0,04
PKD
R = 0,99
5
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
Posuw f [mm/obr]
Rys. 5. Wpáyw posuwu na siáĊ skrawania podczas toczenia róĪnymi ostrzami ceramiki Si3N4
w temperaturze 42 = 1400 – 1500qC
Fig. 5. Feed influence on cutting force during turning of ceramics Si3N4 with different wedges
in temperature 42 = 1400 – 1500qC
M. Jankowiak
16
ĝrednia siáa skrawania Fc [N]
60
PKD
50
F c = 82VBc - 1,12
R 2 = 0,91
40
WS
F c = 101VB c - 0,03
2
R = 0,95
30
20
F c = 48VB c + 1,14
10
2
PCBN
R = 0,96
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
ZuĪycie ostrza VB c
Rys. 6. Siáa skrawania w funkcji zuĪycia ostrzy z róĪnych materiaáów narzĊdziowych podczas
toczenia ceramiki Si3N4 w temperaturze 42 = 1400 – 1500qC
Fig. 6. Cutting force in wedge wear function for different tool materials during turning of ceramics
Si3N4 in temperature 42 = 1400 – 1500qC
W przypadku zmiany posuwu (rys. 5) zwiĊkszenie parametru f powoduje
wzrost prĊdkoĞci ruchu posuwowego vf, wskutek czego ostrze skrawające wyprzedza falĊ ciepáa nagrzewającego warstwĊ skrawaną, gdyĪ przewodnoĞü ceramiki Si3N4 jest maáa. Zatem im wiĊksza prĊdkoĞü vf, tym czynna krawĊdĨ skrawająca znajduje siĊ w mniej nagrzanym, czyli mniej zmiĊkczonym, obszarze
warstwy skrawanej, co powoduje wzrost siáy skrawania na skutek wzrostu przekroju warstwy skrawanej oraz zmiany wáaĞciwoĞci materiaáu obrabianego.
Analiza wyników badaĔ wskazuje, Īe wpáyw gáĊbokoĞci skrawania i posuwu
na siáĊ podczas laserowego wspomagania skrawania zaleĪy gáównie od wáaĞciwoĞci materiaáu obrabianego. W przypadku obróbki ceramiki Al2O3 dwukrotny
wzrost posuwu spowodowaá 12-procentowy wzrost siáy skrawania [2], natomiast
wzrost posuwu podczas obróbki porcelitu powodowaá nieznaczne zwiĊkszenie
siáy skrawania. Przeciwnie jest z gáĊbokoĞcią skrawania – jej zmiana powoduje
proporcjonalną zmianĊ siáy skrawania [27]. Podobnie jest podczas toczenia
w warunkach LAM zahartowanej stali – wzrost gáĊbokoĞci skrawania pociąga za
sobą proporcjonalny wzrost siáy skrawania [28].
Wyniki badaĔ przedstawione na rys. 6 wskazują na liniową korelacjĊ pomiĊdzy zuĪyciem badanych ostrzy a siáą skrawania w warunkach laserowego
wspomagania toczenia ceramiki Si3N4. Korelacja ta jest najwiĊksza dla ostrzy
z wĊglików spiekanych, a mniejsza dla badanych ostrzy supertwardych. Spowodowane jest to róĪnicami w zuĪyciu tych ostrzy [7, 8].
Siáa skrawania podczas toczenia ceramiki.....
17
4. PODSUMOWANIE
Na podstawie badaĔ wáasnych oraz analizy literatury sformuáowano wnioski
koĔcowe:
1) zwiĊkszenie w badanym zakresie temperatury nagrzewanej laserowo ceramiki Si3N4 powoduje istotne zmniejszenie siáy skrawania wskutek zmiĊkczenia
szklistej fazy osnowy, co prowadzi w efekcie do poprawy jej skrawalnoĞci,
2) zwiĊkszenie posuwu i gáĊbokoĞci skrawania powoduje wiĊcej niĪ proporcjonalny wzrost siáy skrawania na skutek wzrostu przekroju poprzecznego warstwy skrawanej oraz zmian wáaĞciwoĞci warstwy skrawanej w otoczeniu czynnej
krawĊdzi skrawającej.
Badania wykazaáy, Īe istnieje liniowa korelacja pomiĊdzy wskaĨnikiem VBc
zuĪycia badanych ostrzy a siáą skrawania podczas toczenia ceramiki Si3N4
w warunkach LAM.
LITERATURA
[1] Anderson M., Patwa R., Shin Y. C., Laser-assisted machining of Inconel 718 with an economic analysis, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, vol. 46,
s. 1879 – 1891.
[2] Chang C.-W., Kuo C.-P., An investigation of laser assisted machining of Al2O3 ceramics planning, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2007, vol. 47, s. 452 – 461.
[3] Chryssolouris G., Anifantis N., Kariagannis S., Laser assisted machining: an overview,
ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 1997, 119, s. 766 – 769.
[4] CzerwiĔski M., Ukáad zewnĊtrznego sterowania stanowiska laserowego, praca dyplomowa
pod kierunkiem M. Jankowiaka, Politechnika PoznaĔska, Wydziaá Budowy Maszyn
i Zarządzania 2007.
[5] Dubey A. K., Yadava V., Laser beam machining – A reviev, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2007, vol. 48, s. 609 – 628.
[6] Dumitrescu P., Koshy P., Stenekes J., Elbestawi M. A., High-power diode laser assisted
hard turning of AISI D2 tool steel, International Journal of Machine Tools and Manufacture,
2006, vol. 46, s. 2009 – 2016.
[7] Jankowiak M., ZuĪycie ostrzy z róĪnych materiaáów narzĊdziowych podczas wspomaganego
laserowo procesu toczenia twardej ceramiki Si3N4, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2008, vol. 28, nr 2, s. 169 – 182.
[8] Jankowiak M., ZuĪycie ostrzy skrawających podczas toczenia ceramiki Si3N4 nagrzewanej
laserowo, w: X Jubileuszowy Kongres Eksploatacji UrządzeĔ Technicznych. Materiaáy konferencyjne, Stare Jabáonki 6 – 9 IX 2005, Radom, Instytut Technologii Eksploatacji – PaĔstwowy Instytut Badawczy 2005, s. 169 – 178.
[9] Jankowiak M., Przestacki D., Laserowe wspomaganie toczenia materiaáów trudno skrawalnych, w: Obróbka skrawaniem 2. Innowacje, red. J. Stós, Kraków – Bukowina TatrzaĔska,
IZTW (d.IOS) 2008, s. 94 – 101.
[10] Jankowiak M., Przestacki D., Nowak I., Tool cutting ability of carbide wedged during turning of hard ceramics and metal matrix composite, w: Proceedings International Science Conference of Material Science and Manufacturing Technology MITECH, Prague, Czech University of Agriculture Prague, 2008, s. 91 – 96.
18
M. Jankowiak
[11] Jankowiak M., Influence of Si3N4 ceramics laser heating conditions on wear of wedges and
roughness of machined surface in hybrid turning, w: Proceedings of 9th International Conference TECHNOLOGY, Bratislava 2005, s. 391 – 395.
[12] Jankowiak M., Bartkowiak K., Machinability of laser heated silicon nitride ceramics during
turning process, w: Proceedings of the 25th International Congress on Applications of Lasers
& Electro-Optics ICALEO 2006, Scottsdale, AZ, USA, s. 311 – 316.
[13] Jankowiak M., Kawalec M., Nowak I., Grabchenko A. I., Wear of superhard wedges in
hybrid turning of hard technical ceramics, w: Rezanie i instrument v tehnologiþeskih sistemah, 2002, 61, Har’kov, s. 202 – 205.
[14] Jankowiak M., Nowak I., Influence of laser heating conditions of ceramics Si3N4 on wear of
diamond wedges, w: Zbirnik naukovih statej, Har’kov NTU “KhPI” 2006, vol. 1, s. 431 – 436.
[15] Jankowiak M., Laserowe wspomaganie toczenia twardej ceramiki Si3N4, w: Wybrane zagadnienia obróbek skoncentrowaną wiązką energii, red. M. Styp-Rekowski, Bydgoszcz, BTN
2003, s. 184 – 192.
[16] Kawalec M., Jankowiak M., Nowak I., Machinability of Si3N4 technical ceramics with laser
heating of machined zone, w: Rezanie i instrument v tehnologiþeskih sistemah, 57, Har’kov
2000, s. 93 – 95.
[17] Kawalec M., Jankowiak M., Nowakowski Z., Twardowski P., Rybicki M., Hard machining of steel and technical ceramics, w: 1st Jubilee Scientific Conference “Manufacturing Engineering in Time of Information Society”, GdaĔsk, Department of Manufacturing Engineering
and Automation, Gdansk University of Technology, 2006, s. 169 – 176.
[18] Jeon Y., Pfefferkorn F., Effect of laser preheating the workpiece on micro end milling of
metals, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2008, 130, s. 0110041 –
0110049.
[19] Kavalec M., Krul G., Iznos režudžþih instumentov, osnadžennyh plastinami iz sverhtvërdyh
materialov, pri toþenii tvërdoj keramiki Al2O3 i Si3N4, Sverhtvërdye materialy, 1999, 1, s. 55
– 58.
[20] Kawalec M., Jankowiak M., SkrawnoĞü ostrzy z powáoką diamentową w procesie toczenia
twardej ceramiki technicznej Al2O3 i Si3N4, w: Zbiór prac VI Konferencji Naukowo-Technicznej „Ksztaátowanie materiaáów niemetalowych – NM’2001”, Rzeszów, Oficyna
Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej 2001, s. 25 – 32.
[21] Lei S., Shin Y. C., Incropera F. P., Deformation mechanisms and constitutive modeling of
silicon nitride undergoing laser-assisted machining, International Journal of Machine Tools
and Manufacture 2000, vol. 40, s. 2213 – 2233.
[22] Lei S., Shin Y. C., Incropera F. P., Experimental investigation of thermo-mechanical characteristics in laser-assisted machining of silicon nitride ceramics, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2001, 123, s. 639 – 646
[23] Meijer J., Laser beam machining (LBM), state of the art and new opportunities, Journal of
Materials Technology, 2004, 149, s. 2 – 17.
[24] Pfefferkorn F. E., Lei S., Jeon Y., Haddad G., A metric for defining the energy efficiency
of thermally assisted machining, International Journal of Machine Tools and Manufacture,
2009, vol. 49, s. 357 – 365.
[25] Pfefferkorn F. E., Shin Y. C., Tian Y., Incropera F. P., Laser assisted machining of magnesia-partially-stabilized zirconia, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering,
2004, vol. 126, s. 42 – 51.
[26] Rebro P., Shin Y. C., Design of operating conditions for crackfree laser-assisted machining
of mullite, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2004, vol. 44, s. 677 –
694.
[27] Rebro P., Shin Y. C., Incropera F. P., Laser-assisted machining of reaction sintered mulite
ceramics, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2002, 124, s. 875 – 885.
[28] Shin Y. C., Lei. S., Pfefferkorn F. E., Rebro P., Rozzi J. C., Incropera F. P., Laser-assisted machining: is potential and future, Machining Technology, 2000, vol. 11, 3, s. 1 – 6.
Siáa skrawania podczas toczenia ceramiki.....
19
[29] Singh R., Melkote S. N., Charakterization of a hybrid laser-assisted mechanical micromachining (LAMM) process for a difficult-to-machine material, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2007, vol. 47, s. 1139 – 1150.
[30] Skvarenina S., Shin Y. C., Laser-assisted machining of compacted graphite iron, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, vol. 46, s. 7 – 17.
[31] Wang Y., Yang L. J., Wang N. J., An investigation of laser-assisted machining of Al2O3
particle reinforced aluminium matrix composite, Journal of Materials Technology, 2002, 129,
s. 268 – 272.
[32] Wang Z. Y., Rajurkar K. P., Fan J., Lei S., Shin Y. C., Petrescu G., Hybrid machining of
Inconel 718, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2003, vol. 43, s. 1391
– 1396.
[33] Yang B., Shen X., Lei S., Mechanism of edge chiping in laser-assisted milling of silicon nitride ceramics, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2009, vol. 49, s. 344
– 350.
Praca wpáynĊáa do Redakcji: 15.03.2009
Recenzent: prof. dr hab. inĪ. Hubert LatoĞ
CUTTING FORCE DURING TURNING OF CERAMICS Si3N4
IN LASER ASSISTED MACHINING CONDITIONS
Summary
In this paper there was presented influence of undeformed chip temperature of technical ceramics Si3N4 heated by laser as well as feed, depth of cut and wedge wear on cutting force during
longitudinal turning with wedges made of different tool materials: polycrystalline diamond and
boron nitride as well as coated cemented carbide. There was revealed that increasing of cut temperature of ceramics Si3N4 in laser assisted turning conditions substantially decreased cutting
force. Increasing of feed and cutting depth causes increasing of cutting force more intensively than
in case of conventional turning of other constructional materials. It was confirmed that there was
substantial correlation between cutting force during laser assisted turning and wear of used
wedges.
Key words: laser assisted turning, hard technical ceramics, cutting force