Vysokorychlostní vrtání plechů z hliníkových slitin
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Optimalizace procesu vrtání kovových materiálů vyžaduje minimální tvorbu otřepů a jednotný vzhled vrtaných děr. Cílem práce bylo pochopit roli různých klíčových faktorů, jako řezných podmínek, způsobu upnutí obrobku a geometrie vrtáku, na tvorbu otřepů při vrtání 2 mm plechů tvářené hliníkové slitiny Al99.7Mg0.5Cu-H24, za použití vrtáků o průměru 1,6 a 2 mm, pro dosažení minimalizace tvorby otřepů a zajištění jednotnosti získaných povrchů pro velký počet vrtaných děr v obrobku. Tohoto cíle bylo dosaženo provedením 3 experimentálních testů. První experimentální test byl proveden za účelem sledování vlivu řezné rychlosti a posuvu za otáčku, jakožto rozpoznaných řezných parametrů nejvýznamněji ovlivňujících tvorbu otřepů, na výsledné velikosti vzniklých otřepů a jednotnosti vrtaných děr. V druhém experimentu byl zkonstruován vakuový upínací přípravek, za účelem upnutí vrtaného hliníkového plechu a omezení prostoru pro tvorbu otřepů na výstupní straně vrtání na obrobku, a jeho vlivu na tvorbu otřepů bylo vyhodnoceno. V třetím testu byl vyhodnocen efekt rozdílných geometrií vrtáků na tvorbu otřepů, spolu s dosaženou jednotností vrtaných děr. Výsledky z prvního experimentu prokázaly, že výška a tloušťka otřepů je redukována na obou stranách vrtaného plechu za použití vyšších řezných rychlostí. Při použití vyšších posuvů byla viděna zvětšující se výška a tloušťka otřepů na obou stranách vrtání, s výjimkou výšky otřepů na vstupní straně vrtáku do obrobku, která byla minimálně snížena. Druhý experiment prokázal, že vhodně konstruovaný vakuový upínací přípravek může významně omezit vznik otřepů na výstupní straně vrtáku z obrobku. V třetím experimentu, za použití 3 břitého vrtáku a vhodně konstruovaného vakuového upínací ho přípravku, bylo dosaženo eliminace tvorby otřepů z obou stran vrtaného plechu, společně s naplněním požadavků na jednotný vzhled vrtaných děr a vysoké výrobní produktivity. Takovýto optimalizovaný proces, bez nutnosti použití přídavné operace na odstranění vzniklých otřepů, poskytuje významnou redukci výrobních nákladů. Mimoto jsou poskytnuta doporučení pro další výzkum k dosažení zlepšení ve výrobě.
Optimization of the metal drilling process requires creation of minimum amount of burrs and uniform appearance of the drilled holes. The goal was to understand the role of various key factors such as cutting conditions, clamping conditions and drill geometry on burr formation when 2 mm sheets of wrought aluminium alloy Al99.7Mg0.5Cu-H24, using 1.6 and 2 mm diameter drills, so that the burr formation could be minimized and an uniform hole surface obtained for a great number of holes drilled on a single workpiece. This goal was approached by three subsequent investigations. First, an experimental test was performed to investigate the effect of cutting speed and feed per revolution, as the most recognized drilling parameters influencing burr formation, on the resulting burr size and drilled hole uniformity. Second, a vacuum clamping system, used to hold the aluminium sheet and restrict the space for burr formation at the drill exit, was constructed and tested for its influence on burr formation. Third, the effect of different drill geometries on burr formation and the uniformity of hole appearance was evaluated. Results from the first experiment showed that burr height and width is reduced at both the entry and exit sides of a sheet when a higher cutting speed is used. With greater feed rates, it was found that burr height and width increase on both sides, with the exception of the height of burrs on the entry side, which may be minimally decreased. The second experiment showed that a properly designed vacuum clamp fixture can be used to significantly reduce exit-side burr formation. In the third experiment, a three flute drill with a properly constructed vacuum clamp was found to eliminate both entry and exit burrs, the demand on the uniform appearance of drilled holes was fulfilled as well as high productivity achieved. Such optimized process requiring no additional deburring results in a noticeable production cost reduction. Furthermore, recommendations for further research into improvements of the production process are made.
Optimization of the metal drilling process requires creation of minimum amount of burrs and uniform appearance of the drilled holes. The goal was to understand the role of various key factors such as cutting conditions, clamping conditions and drill geometry on burr formation when 2 mm sheets of wrought aluminium alloy Al99.7Mg0.5Cu-H24, using 1.6 and 2 mm diameter drills, so that the burr formation could be minimized and an uniform hole surface obtained for a great number of holes drilled on a single workpiece. This goal was approached by three subsequent investigations. First, an experimental test was performed to investigate the effect of cutting speed and feed per revolution, as the most recognized drilling parameters influencing burr formation, on the resulting burr size and drilled hole uniformity. Second, a vacuum clamping system, used to hold the aluminium sheet and restrict the space for burr formation at the drill exit, was constructed and tested for its influence on burr formation. Third, the effect of different drill geometries on burr formation and the uniformity of hole appearance was evaluated. Results from the first experiment showed that burr height and width is reduced at both the entry and exit sides of a sheet when a higher cutting speed is used. With greater feed rates, it was found that burr height and width increase on both sides, with the exception of the height of burrs on the entry side, which may be minimally decreased. The second experiment showed that a properly designed vacuum clamp fixture can be used to significantly reduce exit-side burr formation. In the third experiment, a three flute drill with a properly constructed vacuum clamp was found to eliminate both entry and exit burrs, the demand on the uniform appearance of drilled holes was fulfilled as well as high productivity achieved. Such optimized process requiring no additional deburring results in a noticeable production cost reduction. Furthermore, recommendations for further research into improvements of the production process are made.
Description
Citation
PILNÝ, L. Vysokorychlostní vrtání plechů z hliníkových slitin [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2011.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Strojírenská technologie
Comittee
prof. Ing. Miroslav Píška, CSc. (předseda)
prof. Ing. Alexander Janáč, CSc. (místopředseda)
Doc. Ing. Milan Chalupa, CSc. (člen)
prof. Ing. Tomáš Podrábský, CSc. (člen)
Ing. Jan Zouhar, Ph.D. (člen)
Ing. Miroslav Frost (člen)
Date of acceptance
2011-06-20
Defence
Bakalář seznámil komisi s obsahem a výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky vedoucího, oponenta a dalších členů komise.
V průběhu obhajoby byly zodpovězeny následující doplňující otázky:
Jak souvisí název práce „Vysokorychlostní vrtání….“ S použitými řeznými podmínkami, zejména řeznou rychlostí v rozsahu 80,42 až 221,17 m/min.
Daly by se pro vaše experimenty použít speciální vrtáky CoroDrill Delta-C R850 firmy Sandvik Coromant s nástrojovým úhlem nastavení hlavního ostří 100°? Jak by tento úhel nastavení ovlivnil silové poměry a vznik opotřebení.
Může povlak vrtáku nějakým způsobem ovlivnit posuvovou sílu a točivý moment?
Jakou technologii lze obecně odstranit otřepy na vyvrtaných dírách?
Byl odzkoušen matematický model?
Jaký význam má podtlakové upnutí?
Kolik děr vydržel vrták o průměru 2mm s úhlem 100°?
Počet děr na jedno naostření.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení