Bachelor's Thesis

Evaluation of surface texture after chip machining

Final Thesis 1.9 MB

Author of thesis: Pavel Novotný

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Aleš Polzer, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vendula Sámelová, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with a comprehensive metrological evaluation and comparison of the surface texture of the EN AW-6060 T66 aluminum alloy after milling with a prototype cutting tool equipped with polycrystalline diamond (PCD) edges. The theoretical part introduces the modern concept of Geometrical Product Specifications (ISO GPS), focusing on the new standard series ISO 21920 for profile evaluation and ISO 25178 for areal surface texture evaluation. The main objective of the thesis is a comparative analysis of data obtained by two distinct metrological principles: 2D stylus profilometry (Taylor Hobson Surtronic 25) and 3D non-contact optical interferometry (Taylor Hobson Talysurf CCI Lite). Experimental results demonstrated an extraordinary agreement between both methods for integral average roughness parameters (Ra vs. Sa). However, graphical and numerical analysis of raw data revealed limitations of the optical CCI method, specifically the occurrence of false peaks (measurement artifacts) on steep slopes of the tool marks, whereas the mechanical stylus of the contact sensor naturally suppressed these sub-nanometer optical oscillations due to its physical nature. The thesis also includes a complementary study on the effect of evaluation length choice (4 mm vs. 12 mm). In conclusion, specific recommendations for industrial practice are formulated regarding the choice of machining parameters and metrological inspection of highly reflective technical surfaces.

Keywords:

Surface texture, stylus profilometry, coherence correlation interferometry (CCI), comparative analysis

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Prezentace: - Cíle práce - Teoretický rámec a principy hodnocení textury - Příprava experimentu a zkušební vzorek - Použité metrologické přístroje - Výsledky 3D optického měření - Výsledky 2D kontaktního měření - Numerické srovnání výsledků - Grafické srovnání výsledků - Doplňková studie - vliv hodnocené délky - Vlastní závěry a doporučení pro praxi Student seznámil členy komise s výsledky své práce a s nedostatky odpověděl na otázky oponenta. Otázky členů komise: Pokud byste vzal jiný materiál, fungoval by odraz u optické metody stejně jako u měřeného vzorku pro porovnání měřených parametrů? Nezodpovězeno. V jakém směru se pohybovalo kontaktní sondou po povrchu a jaké jsou podmínky pro porovnávání 2D a 3D metody měření? Zodpovězeno s nedostatky. Student odpověděl na otázky členů komise s nedostatky.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Vladislav Singule, CSc. (místopředseda)
Ing. Pavel Houška, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Tůma, Ph.D. (člen)
Ing. Daniel Zuth, Ph.D. (člen)
doc. Dr. Ing. Daniel Prostredník, CSc. (předseda)
Ing. Mikuláš Szabari, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Aleš Polzer, Ph.D.

Předložená bakalářská práce je v rozsahu 62 stran včetně příloh. Texty jsou zpracovány s podporou 39 literárních zdrojů. 
Student pracoval převážně samostatně, na konzultace nechodil a na opakovaná vyzvání pracovní verzi bakalářské práce neodesílal. Výrobu vlastních vzorků k řešenému tématu nestihl, pracoval pouze s jedním vzorkem, který mu poskytl vedoucí závěrečné práce.
Publikované texty od kapitoly 3 neobsahují odkazy na obrázky, nebo texty chybně odkazují na obrázky v jiných kapitolách (např. str. 38 v textu obrázek 17 místo 16; str. 41 obrázek 18 místo 17 atp.).
Tvrzení na str. 41: "Podle aktuální normy ČSN EN ISO 21920:2023 přitom pro standardní stanovení drsnosti plně postačuje rozsah pouze 5 základních délek." je zavádějící. Norma v tab. 2-5 (i dalších) předepisuje počet úseků Nsc = 5 (nikoli minimálně 5).
Tvrzení na str. 50: "..mechanická kontaktní profilometrie je plně způsobilá a reprezentativní, neboť její průměrové hodnoty vykazují excelentní shodu s drahými laboratorními systémy" je zavádějící. Nebyl proveden dostatečný počet měření a obecně nelze jen numericky srovnávat např. parametr Ra s Sa. Atp.
Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání D
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita D
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Vendula Sámelová, Ph.D.

Cíle práce považuji za splněné pouze částečně a spíše formálně. Student se zabýval aktuálním tématem hodnocení textury povrchu po třískovém obrábění a zvolil smysluplné porovnání kontaktní profilometrie a optické interferometrie CCI. Téma je odborně relevantní, avšak rozsah vlastní experimentální části je velmi omezený. Student pracoval pouze s jedním vzorkem a optická data byla převzata z datového protokolu poskytnutého vedoucím práce. Vlastní přínos proto spatřuji zejména v provedení kontaktního měření, zpracování dat a jejich komentáři, nikoliv v komplexně navrženém a samostatně realizovaném experimentu.

Systémový rozbor řešené problematiky nepovažuji za dostatečně přesvědčivý. Práce obsahuje teoretický a technologicko-metrologický popis norem, metod měření, frézování, PKD nástroje, vzorku a použitých přístrojů, jednotlivé části však nejsou dostatečně propojeny do uceleného systému řešené úlohy. Chybí jasnější návaznost mezi funkcí obrobeného povrchu, volbou parametrů, měřicí strategií, limity použitých metod, nejistotou měření a formulací závěrů pro praxi. Rozbor tak působí spíše jako souhrn dílčích informací než jako promyšlené východisko pro praktickou část.

Za nejslabší část práce považuji interpretaci dosažených výsledků. Student se pokusil porovnat kontaktní a optickou metodu, což může být vzhledem k náročnosti problematiky textury povrchu obtížná úloha. Samotné srovnání hodnot Ra/Sa nebo Rq/Sq na jednom vzorku může sloužit jako orientační porovnání. Za problematické však považuji, že z takto omezeného souboru dat jsou místy vyvozovány příliš obecné závěry. Formulace typu „vědecky dokazuje“, „excelentní shoda“ nebo závěr, že kontaktní profilometrie je „plně způsobilá a reprezentativní“ pro průmyslovou praxi, nejsou podle mého názoru přiměřené rozsahu experimentu a kontextu práce. Vhodnější by bylo jasně zdůraznit, že jde o dílčí porovnání na konkrétním vzorku, nikoliv o obecné potvrzení ekvivalence obou metod. Za méně přesvědčivou považuji také interpretaci prodloužené hodnocené délky profilu jako automaticky přesnějšího a reprezentativnějšího postupu oproti normově stanovenému vyhodnocení

Po formální, grafické a stylistické stránce práce nepůsobí dostatečně redakčně dotaženě. Text není jednotně zarovnán do bloku, některé tabulky a grafické výstupy nejsou vhodně zasazeny do sazby, část obrázků má nižší kvalitu a v práci se objevují nepřesné odkazy na obrázky a tabulky. S ohledem na deklarované využití generativní AI pro jazykovou korekturu, stylistické úpravy a úpravy obrázků bych očekávala pečlivější finální zpracování.

Rozsah použitých zdrojů je dostačující, práce s nimi však místy působí spíše blokově. Celkově práci hodnotím jako tematicky zajímavou, avšak experimentálně, interpretačně i formálně slabší BP s významnými rezervami ve vlastním přínosu a ve formulaci závěrů. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání D
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita D
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. V práci uvádíte, že blízká numerická shoda parametrů Ra/Sa a Rq/Sq potvrzuje velmi dobrou shodu kontaktní a optické metody. Jaké jsou podle Vás limity takového porovnání profilového a plošného hodnocení textury povrchu a za jakých podmínek by bylo možné kontaktní profilometrii považovat za reprezentativní pro hodnocenou plochu?
  2. V práci porovnáváte vyhodnocení profilu na délce 4 mm a 12 mm. Jak byste odlišil normově stanovený postup hodnocení od doplňkové analýzy na delším profilu? Za jakých okolností může být delší profil přínosný a proč jej nelze automaticky považovat za obecně přesnější výsledek?
  3. U optického měření metodou CCI popisujete lokální špičky jako možné měřicí artefakty. Jak byste ověřil, zda se jedná skutečně o artefakty optické metody, nebo o reálné prvky textury povrchu? Jakou roli by v tomto ověření mohla hrát kontaktní profilometrie nebo opakované měření jinou měřicí strategií?

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová