Master's Thesis

Testing of sintered carbide cutting tools during high feed milling

Final Thesis 5.88 MB

Author of thesis: Ing. Ondřej Frank

Acad. year: 2023/2024

Supervisor: prof. Ing. Josef Sedlák, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jiří Vítek

Abstract:

The aim of this thesis is to compare high feed milling tools from Dormer Pramet, s.r.o., which will use these results to complete the development process of a new family of tools. The tools were compared in terms of axial runout, chip evacuation and chip forming, temperature ratios and temperatures at the cutting area, roughness of machined surfaces and machine spindle loading, machining vibration levels and VBD cutting edge durability. The tests were carried out on the machined material X37CrMoV5-1 in two states, a soft state with a hardness of about 300 HB and a hardened state with a hardness of about 54 HRC. The thesis also includes
a theoretical section dealing with high feed milling technology, tool wear and a description of the tested tools. The results obtained are summarized at the end of the thesis in a techno-economic evaluation.

Keywords:

Dormer Pramet, high feed milling, HFM, testing of cutting tools, sintered carbides

Date of defence

18.06.2024

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Diplomant seznámil komisi s obsahem a výsledky své diplomové práce a zodpověděl otázky vedoucího, oponenta a dalších členů komise: V průběhu obhajoby byly zodpovězeny následující doplňující otázky: 1. Jakou metou se zjišťuje křehkost materiálu? zodpovězeno 2. Jaká byla použita radiální a axiální šířka záběru ostří? zodpovězeno 3. Jaké bylo nejčastější opotřebení destiček? zodpovězeno 4. Za jakým účelem bylo provedeno měření teplot? zodpovězeno Otázky členů komise byly zodpovězeny.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Manufacturing Technology (N-STG-P)

Specialization

Manufacturing Technology (STG)

Composition of Committee

prof. Ing. Josef Sedlák, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Marek Sadílek, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Štěpánka Dvořáčková, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Řehořek, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Beránek, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Maixner, MBA (člen)
doc. Ing. Jan Zouhar, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Josef Sedlák, Ph.D.

Posuzovaná diplomová práce je zpracována v souladu se zadáním na výborné úrovni. Práce se mimo jiné zabývá zejména testováním a verifikací požadovaných parametrů vybraných typů frézovacích nástrojů s vyměnitelnými břitovými destičkami (VBD) na zvolených typech ocelí. Práce je rozdělena na dvě části – teoretickou a praktickou. Teoretická část práce je zaměřena na charakteristiku technologie vysokoposuvového frézování s rozborem VBD, analýzou mechanismu tvorby třísky a rozborem opotřebení řezných nástrojů. Součástí teorie je rovněž představení společnosti Dormer Pramet, s.r.o. s charakteristikou výrobního sortimentu a vymezením její působnosti na tuzemském trhu.

Praktická část práce se zabývá rozborem řezných zkoušek, tvorbou třísek při procesu obrábění a jejich odchodu z místa řezu, k čemuž se pro vyhodnocení použila vysokorychlostní kamera, ale i termokamera pro měření teplot v průběhu řezného procesu. Součástí praktické části je měření tvrdosti materiálu dvou obrobků a axiálního házení porovnávaných dvou typů fréz (stávající a inovovaná koncepce) od výrobce Dormer Pramet, s.r.o. osazenými VBD ze slinutých karbidů. V této části práce se provedly vlastní řezné zkoušky (obrábění „s“ a „bez“ procesní kapaliny), při kterých se hodnotily vybrané parametry drsnosti obrobené plochy, zatížení vřetene obráběcího stroje, vibrace frézovacích nástrojů při řezném procesu a trvanlivost břitů VBD při stanovených kritériích opotřebení a při zadaných kombinacích řezných podmínek.

Závěr práce je věnován celkovému vyhodnocení řezného procesu z pohledu vibrací při obrábění, ve kterém jsou mezi sebou porovnány oba testované frézovací nástroje z hlediska typu obráběného materiálu, řezného prostředí, řezných podmínek a geometrie břitu s cílem získání výsledného pořadí. Práce je ukončena technicko-ekonomickým zhodnocením, ve kterém se porovnaly pořizovací ceny těl frézovacích nástrojů a jejich VBD s cenami vztahujícími se na jeden břit VBD, ale zejména s výslednou cenou za jednu minutu obrábění.

Diplomant získával potřebné informace a podklady na pravidelných konzultacích nejen ve škole, ale také ve společnosti Dormer Pramet, s.r.o., která se podílela na řešení uvedeného tématu. Získané informace maximálně zužitkoval v předložené práci. Po grafické stránce je práce zpracována na odpovídající úrovni. Podklady potřebné pro svoji práci diplomant čerpal z literárních, odborných, ale převážně z elektronických zdrojů, o které se také opírá. Při řešení diplomové práce postupoval diplomant správně. Prezentované výsledky jsou přesvědčivé a jsou přehledně uspořádány pomocí obrázků, tabulek a grafických závislostí. Práce je přehledná a srozumitelná. Z výše uvedených skutečností vyplývá, že diplomant splnil zadání v plném rozsahu, a proto doporučuji diplomovou práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jiří Vítek

Diplomová práce je zaměřena na porovnání vývojových variant vyměnitelných břitových destiček vyrobené firmou Dormer Pramet s.r.o. s různými výrobci. Vývojové VBD jsou určeny pro vysokoposuvové frézování, kterému se student věnuje v teoretické části. Mimo to popisuje i tvorbu třísky a druhy opotřebení. Teoretická část je výstižná a má velký význam k pochopení problematiky, což student prokázal v experimentální části. V té student popsal obráběný materiál, který pro experiment použil. Uvedl a popsal vybavení, včetně obráběcího stroje. V první části experimentu student analyzoval řezný proces pomocí vysokorychlostní kamery a termo kamery. Poté zvolil variaci řezných zkoušek s použitím chladicí kapaliny a bez ni a přitom měřil zatížení na vřeteni a drsnost obrobeného povrchu. Následně analyzoval a porovnal vibrace na vřetení. Jako poslední část experimentu bylo porovnání trvanlivosti variant SOHT a ZDCW a technicko ekonomické zhodnocení. Práce je velmi pěkně zpracovaná, vhodně doplněna obrázky a dosažené výsledky jsou přehledně zaneseny do tabulek a grafů. Výsledky experimentu jsou značným přínosem pro vývojový projekt a tím i pro firmu Dormer Pramet s.r.o. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji celkové hodnocení A - výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jaké jsou základní mechanismy opotřebení?
  2. Co je typickým znakem metody frézování vysokými posuvy a z jakého důvodu a kde nejčastěji se metoda aplikuje?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová