Master's Thesis

High feed milling technology for corrosion-resistant steel

Final Thesis 10.44 MB

Author of thesis: Ing. Robin Kohout

Acad. year: 2025/2026

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

Reviewer: doc. Ing. Josef Chladil, CSc.

Abstract:

This diploma thesis deals with the technology of high-feed milling of AISI 316L stainless steel and the experimental evaluation of selected cutting tool systems intended for this machining strategy. The main objective of the thesis is to assess the influence of insert geometry and cooling conditions on the machining process, particularly in terms of tool life, surface quality, process stability, and energy consumption. The experimental part focuses on the comparison of high-feed milling cutters and interchangeable cutting inserts manufactured by Dijet Industrial Co., LTD, Dormer Pramet s.r.o., and Tungaloy Czech s.r.o. Machining tests were carried out on a Haas VF-2SSYT vertical machining centre under two cooling conditions, namely compressed-air cooling and flood cooling with cutting fluid. During the experiments, particular attention was paid to the development of tool wear, the quality of the machined surface, the stability of the cutting process, and the energy demands of the individual tool systems. The thesis also includes a theoretical analysis of high-feed milling technology, machinability of stainless steels, wear mechanisms of cutting tools, and the influence of cooling and lubrication strategies on the cutting process. The obtained results are evaluated from both technical and economic perspectives and provide a basis for assessing the suitability of individual tool geometries for industrial applications and further development of high-feed milling tools.

Keywords:

High-feed milling, HFM, stainless steel, tool life, indexable inserts, Dormer Pramet

Date of defence

16.06.2026

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. Čím se lišily jednotlivé nástroje? zodpovězeno 2. Zohlednil jste i náklady na energetickou náročnost procesu a spotřebu elektrické energie? zodpovězeno 3. Proč jste se při analýze obrobeného povrchu zaměřil pouze na parametr Ra? 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)
doc. Ing. Jozef Majerík, PhD., EUR ING (místopředseda)
mjr. doc. Ing. David Dobrocký, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Igor Barényi, PhD., EUR ING (člen)
doc. Ing. Pavel Zeman, Ph.D. (člen)
prof. Dr. Ing. František Holešovský (člen)
Ing. Martin Petrenec, Ph.D. (člen)

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

Posuzovaná diplomová práce je zpracována v souladu se zadáním na požadované úrovni. Práce se mimo jiné zaměřuje na analýzu a porovnání vybraných nástrojových systémů určených pro technologii vysokoposuvového frézování korozivzdorné oceli AISI 316L a na posouzení jejich vhodnosti z hlediska trvanlivosti nástroje, stability řezného procesu, kvality obrobeného povrchu a energetické náročnosti procesu obrábění. Práce je koncipována přehledně s důrazem na propojení teoretických poznatků a praktickou aplikaci zohledňující proces testování. Teoretická část práce je zpracována přehledně, systematicky a poskytuje komplexní přehled o problematice progresivní technologie vysokoposuvového frézování (HFM), konstrukci a geometrii nástrojových systémů s vyměnitelnými břitovými destičkami (VBD) třech různých výrobců. Součástí teorie je rovněž charakteristika obrobitelnosti korozivzdorných ocelí, mechanismů, forem i kritérií opotřebení řezných nástrojů s rozborem problematiky chlazení a mazání během řezného procesu. Celkově teoretická část poskytuje ucelený přehled pro navazující experimentální část a prokazuje diplomantovu schopnost syntetizovat komplexní informace. Praktická část práce je vhodně systematicky strukturovaná a je založena na konkrétních datech z provozu, což zvyšuje relevanci výsledků. Diplomant navrhl a realizoval komplexní testování s vysokou mírou metodické přesnosti. Experimentální řezné zkoušky byly realizovány na vertikálním obráběcím centru Haas VF-2SSYT, přičemž cílem bylo porovnat tři významné nástrojové systémy od společností Dijet Industrial Co., LTD, Tungaloy Czech s.r.o. a prototypová řešení (geometrie P1 a P2) od společnosti Dormer Pramet, s.r.o., s níž diplomant v průběhu řešení úzce spolupracoval. Veškeré testy proběhly na materiálu obrobku, kterým byla korozivzdorná ocel AISI 316L. Testování nástrojů probíhalo ve dvou odlišných prostředích, kdy první bylo realizováno způsobem chlazení se stlačeným vzduchem a druhé s využitím procesní kapaliny. Během trvanlivostních zkoušek bylo monitorováno opotřebení na hlavním hřbetu i čele VBD, drsnost a kvalita obrobeného povrchu s průběžným záznamem elektrického příkonu obráběcího stroje pro stanovení energetické náročnosti řezného procesu s doplněním o výpočet uhlíkové stopy. Rozsah shromážděných dat a kvalita pořízené fotodokumentace opotřebení v přílohách dokládají diplomantovu vysokou pracovní morálku, preciznost a schopnost samostatné vědecké práce v laboratorních podmínkách. Závěr práce je věnován celkovému zhodnocení řezného procesu z technického hlediska, kdy řezné zkoušky prokázaly výrazný vliv geometrie břitu a způsobu chlazení na životnost nástrojů. Analýza energetické náročnosti ukázala, že rozdíly v příkonu mezi systémy jsou relativně malé (1,94 až 2,16 kW), přičemž prototypy od společnosti Dormer Pramet, s.r.o. představují optimální kompromis mezi stabilitou řezu, nízkou drsností povrchu a energetickou efektivitou. V této části práce je provedeno také ekonomické zhodnocení, ve kterém jsou porovnány pořizovací ceny VBD s cenami vztahujícími se na jeden břit VBD, ale zejména s výslednou cenou za jednu minutu obrábění. Diplomant prokázal schopnost samostatně řešit komplexní problém od analýzy přes provedené experimenty až po ekonomické zhodnocení. Práci lze ocenit pro její ucelenost, samostatný přístup k provedeným experimentům i spojitosti s reálným provozem.

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
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Josef Chladil, CSc.

Tématem diplomové práce je technologie vysokoposuvového frézování (HFC)  korozivzdorné oceli vybranými nástroji. Jedná se o aktuální tématiku, která je vypracována v rozsahu 81 stran textu ve čtyřech kapitolách a závěru, následují literární zdroje 45 položek a 9 Příloh. Diplomová práce má logickou strukturu, jednotlivé části na sebe navazují v souladu se zadáním.

Autor člení diplomovou práci na část teoretickou a praktickou. Kapitola 1. se zabývá teoretickým rozborem řešené problematiky z hlediska nástrojů a jejich procesů při tvorbě třísky, trvanlivosti a životnosti.

2. kapitola - Experimentální část zahrnuje testovací řezné nástroje,obráběcí stroj, obráběný materiál včetně metiodiky experimentu s nedílnou součástí řezných podmínek.

Hlavní kapitola 3. se týká řezných zkoušek, měření a hodnocení výsledků.Jedná se o nejpracnější část diplomové práce, kde autor prokázal schopnost využít vlastních teoretických a odborných znalostí v uvedené problematrice.

Kapitola 4 Technicko-ekonomické.zhodnocení a Závěr doplňújí komplexnost řešeného úkolu. Požadavky a cíle zadání diplomové práce byly splněny.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. V kapitole Diskuse průběhu a energetické náročnosti procesu je uvedeno "u všech testovaných nástrojů dosahuje třetí pracovní průjezd nejvyšších hodnot příkonu". Zvážil jste i možnost průběhu deformací při tvorbě třísky v počáteční fázi zrychleného opotřebení břitu nástroje?
  2. Jak vysvětlíte rozdíly v průběhu závislostí "Graf vývoje opotřebení v čase" a "Vývoj drsnosti povrchu v čase" u sledovaných břitových destiček?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová