The Effect of Tool Wear on Cutting Temperature When Drilling CFRP/Steel Stacks

Abstract

У статті представлені дослідження зносу інструменту, в процесі свердління пакетів вуглепластик / сталь. Найбільш поширені проблеми механічної обробки пакетів вуглепластик / метал є розшаровування, витягування волокно, термічної деструкції та інтенсивного зношування інструменту. В останнє десятиліття у фокусі досліджень при свердлінні пакетів перебували такі параметри процесу різання як осьова сила і крутний момент. Разом з тим, температура різання в процесі свердління пакетів та її вплив на зношування свердла досліджені в недостатній мірі. Метою даного дослідження було вивчення впливу температури різання на стійкість твердосплавного інструменту. Температура вимірювалася методом штучної термопари K типу, яка розміщувалася по задній поверхні свердла. У ході експерименту осьова сила вимірювалася за допомогою динамометра. Дані про температури різання і осьової силі була оцифровані аналого - цифровим перетворювачем (АЦП) LTR212, LTR 11 і візуалізували на персональному комп'ютері (ПК).Зношування інструменту оцінювався за критерієм фаски зносу по задній поверхні на оптичному мікроскопі МБС-9. Було встановлено вплив температури різання на зношування твердосплавного свердла при свердлінні пакету вуглепластик /сталь. Найбільш несприятливою комбінацією матеріалів пакета є поєднання вуглепластик / сталь.

В статье представлены исследования износа инструмента, в процессе сверления пакетов углепластик / сталь. Наиболее распространенные проблемы механической обработки пакетов углепластик/металл является расслаивания, вытягивание волокно, термической деструкции и интенсивного износа инструмента. В последнее десятилетие в фокусе исследований при сверлении пакетов находились такие параметры процесса резания как осевая сила и крутящий момент. Вместе с тем, температура резания в процессе сверления пакетов и ее влияние на износ сверла исследованы в недостаточной степени. Целью данного исследования было изучение влияния температуры резания на стойкость твердосплавного инструмента. Температура измерялась методом искусственной термопары K типа, которая размещалась по задней поверхности сверла. В ходе эксперимента осевая сила измерялась при помощи динамометра. Данные о температуры резания и осевой силе была оцифрованы аналого - цифровым преобразователем (АЦП) LTR212,LTR 11 и визуализировали на персональном компьютере (ПК). Износ инструмента оценивался по критерию фаски износа по задней поверхности на оптическом микроскопе МБС-9. Было установлено влияние температуры резания на износ твердосплавного сверла при сверлении пакета углепластик/сталь. Наиболее неблагоприятной комбинацией материалов пакета является сочетание углепластик/сталь.

This paper presents tool wear study based on the drilling experiment of CFRP/ steel stack. The most common problems of CFRP/metal stacks machining are CFRP delamination, fiber pull – out, thermal degradation and intensive tool wear. Last decade such parameters of CFRP/metal stacks drilling as axial force and torque are in the focus of researches. However, the cutting temperature in the drilling process of CFRP/metal stack and its influence on drill bit wear is still not fully gained at the present time. The purpose of current study is to investigate the effect of cutting temperature on the tool life of carbide drill. The temperature was measured with K type thermocouple which was embedded on the flank surface of the drill. Axial force was measured with dynamometer.Data of cutting temperature and axial force was digitalized with analog – digital converter (ACD) and visualized on personal computer (PC). The dominating tool wear mode when drilling CFRP/steel ‐ was flank wear which was measured with optical microscope. The experimental study of cutting temperature effect on the tool wear of carbide drill was established. It was found that the most unfavorable combination of stack materials in the conditions of drill wear is CFRP/metal