автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение качества обработки отверстий в алюминиевых сплавах на основе применения режущего инструмента с покрытием

На правах рукописи

Черкасова Наталья Юрьевна

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ В АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С ПОКРЫТИЕМ

Специальность 05.02.08 Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2005

Работа выполнена на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» Московского государственного технологического университета «СТАНКИН».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Григорьев Сергей Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Вороненко Владимир Павлович

кандидат технических наук, доцент Шемегов Михаил Григорьевич

Ведущее предприятие: ОАО «ВНИИинструмент»

Защита диссертации состоится « с/% декабря 2005 г. в_на заседании

диссертационного совета К212.142.01 в Государственном образовательном учреждении Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» по адресу: 127055, г. Москва, Вадковский пер., ЗА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ «СТАНКИН».

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направить по указанному адресу.

Автореферат разослан « "0» ноября 2005 г. Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н. КЗ-^5* Тарарин И.М.

¿ооб~ц 2/%?МХ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

При сверлении образуются характерные нарушения точности обработанной поверхности. Для предотвращения их появления и минимизации разработаны различные методики. Однако основное внимание уделяется наиболее ответственным операциям, а такие вспомогательные операции, как зачистка кромок деталей, удаление заусенцев, часто упускаются из виду. Непредсказуемо возникающие дефекты на кромках деталей могут травмировать рабочих, помешать сборке изделия и измерениям (при наличии заусенцев на поверхности, являющейся технологической или измерительной базой), препятствовать выполнению последующих операций изготовления, а также затруднить последующее функционирование готового изделия. Наибольшее количество проблем заусенцы создают, образуясь на труднодоступных кромках и поверхностях деталей, например, на внутренних кромках пересекающихся отверстий.

Стоимость очистки прецизионной детали достигает 30% от общих затрат на ее производство. Кроме того, для очистки существуют ограничения по геометрии обрабатываемой поверхности и материалам, достижимой точности и качеству поверхности, величине партии одновременно обрабатываемых заготовок, экологический аспект. Таким образом, выгоднее минимизировать размеры заусенца еще в процессе резания или постараться вовсе избежать его появления.

Изменение большинства факторов, влияющих на образование заусенцев, с целью минимизации их размеров часто ограничено. Поэтому нахождение оптимального способа повышения качества обработки является, безусловно, актуальным. Альтернативой уже использующимся методам минимизации размеров заусенцев является применение инструментов с износостойкими покрытиями, обладающими антифрикционными свойствами.

Цель работы:

Повышение качества обработки отверстий в алюминиевых сплавах на основе применения режущего инструмента с вакуумно-плазменными покрытиями, сочетающими высокую износостойкость с низким коэффициентом трения.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ ' БИБЛИОТЕКА

Научная новизна работы заключается:

- в установлении влияния износостойких покрытий на режущем инструменте на такие показатели качества обработанной поверхности, как высота, объем, площадь основания заусенцев на кромках деталей;

- в установлении закономерностей изменения напряжений в зоне деформаций для различных покрытий на режущем инструменте при выходе инструмента из заготовки;

- в установлении зависимостей температур в зоне деформаций от покрытия на режущем инструменте при выходе инструмента из заготовки;

- в разработке математической зависимости для определения расстояния до выходной кромки заготовки, на котором начинается образование заусенца, в зависимости от сил резания, крутящего момента, угла трения, геометрии инструмента при сверлении силуминов.

Практическая ценность работы состоит:

- в повышении качества отверстий в корпусе головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания R4EA111 при нанесении вакуумно-плазменных покрытий на режущий инструмент в результате снижения средней высоты заусенца и его объема в 2-4 раза и в уменьшении площади его основания в 1,5-3 раза в зависимости от свойств покрытия и режима резания;

- в рекомендациях по выбору составов покрытий для твердосплавных сверл, обеспечивающих оптимальное качество обработанной поверхности при обработке алюминиевых сплавов.

Методика исследований:

При решении задач, поставленных в работе, применялись методы аналитических, численных и экспериментальных исследований. В работе использованы научные основы технологии машиностроения, теории обработки материалов резанием и ионно-плазменной обработки инструментов и деталей машин, а также современные методики и оборудование для исследования геометрии поверхностей и осаждения вакуумно-плазменных покрытий.

Реализация работы:

Результаты работы были доложены на заседаниях кафедры Высокоэффективные технологии обработки МПГУ «СТАНКИН», на Международной научной конференции «8th CIRP International Workshop on Modeling of Machining» в Кемнитце 2 • •

(Германия), на 4-ой Всероссийской юбилейной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении - 2004» в г. Бийске, «Производство. Технология. Экология - 2004» в Москве.

Производственное внедрение результатов работы осуществлено на ММПП «САЛЮТ».

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы:

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, приложений и списка использованной литературы, изложена на 15] странице, содержит 36 рисунков, 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируется ее цель, описывается научная и практическая ценность результатов работы.

В первой главе анализируется современное состояние проблемы обеспечения качества отверстий при их обработке концевыми инструментами, приводятся сведения о механизме образования заусенцев на выходных кромках отверстий, их классификация и основные методы минимизации.

Анализ данных литературного обзора показал, что изучение таких серьезных дефектов, как задиры (заусенцы) на кромках деталей, проводилось в основном при обработке материалов давлением, а не резанием.

Существует два подхода к решению проблемы образования заусенцев. Первый подход - это минимизация размеров образующихся заусенцев с целью снижения затрат на их последующее удаление и достижения требуемой точности детали. Второй подход - это удаление заусенцев с поверхностей деталей механическим способом (срезание, машинная очистка щетками, шлифование песком и другими абразивными частицами, очистка вибрацией, термическая и электрохимическая очистка, снятие заусенцев при помощи лазера).

Образующиеся в результате обработки отверстий концевыми инструментами заусенцы имеют различную форму, размеры, местоположение Образование заусенца начинается на некотором расстоянии до выходной кромки обрабатываемой поверхности. В этот момент меняется механизм образования стружки. Появляется

область пластических деформаций ниже линии резания и так называемая «точка поворота» на кромке детали. При дальнейшем резании, в зависимости от свойств обрабатываемого материала, край детали деформируется в заусенец, поворачиваясь вокруг этой точки поворота, или происходит скол кромки детали.

В настоящее время заусенцы в основном удаляются с поверхностей деталей механическим способом. Используются также различные способы минимизации появления дефектов на кромках: разработка специальных конструкций заготовок, изменение геометрии режущих инструментов, предварительное упрочнение выходной поверхности заготовки, применение специальной траектории движения режущего инструмента и его вибрации и др. Однако все эти методы имеют свои ограничения и недостатки.

В рассмотренных публикациях, посвященных появлению заусенцев, практически нет данных о влиянии свойств инструментального материала на деформацию обрабатываемого материала в заусенец. Свойствами инструментального материала (твердостью, теплостойкостью, трещиностойкостью, физико-химической пассивностью к обрабатываемому материалу), а также характеристиками процесса стружкообразования (деформацией срезаемого слоя, силами резания, температурами, напряжениями) и интенсивностью изнашивания инструмента можно достаточно эффективно управлять с помощью покрытий. Вопросы изучения влияния покрытий на качество обработанной поверхности и разработки технологических решений для изготовления инструментов с вакуумно-плазменными покрытиями исследовались в работах Табакова В.П., Кабалдина Ю.Г., Григорьева С.Н., Андреева A.A., Верещаки A.C., и др.

На основе анализа известной научно-технической информации была сформулирована цель исследований и следующие задачи, которые необходимо решить для ее достижения:

- установить зависимость между основными геометрическими размерами заусенцев на кромках заготовки и процессами, происходящими в зоне заусенце-образования;

- исследовать влияние износостойких покрытий на изменения температуры и напряжений в зоне деформаций при выходе инструмента из заготовки;

- определить оптимальный состав покрытия для твердосплавных сверл при обработке алюминия, позволяющий получить минимальную высоту и объем заусенца на выходных кромках отверстий.

Во второй главе описаны методики экспериментальных исследований, приведены сведения об использованном станочном оборудование вспомогательном и режущем инструменте, данные об инструментальном и обрабатываемом материале.

Для испытаний использовалась заготовка, имитирующая форму головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания 114ЕА111, где проблема заусенцеобразо-вания возникает при сверлении скрещивающихся отверстий диаметром 7 и 4 мм. Заготовка составлялась из двух скрепленных половинок, в каждой из которых был отфрезерован длинный паз диаметром 7 мм, имитировавший глубокое отверстие. В верхней половине заготовки были просверлены поперечные отверстия диаметром 4 мм. Такая конструкция обеспечивала легкий доступ к выходной поверхности поперечных отверстий.

В качестве обрабатываемого материала использовался высококремнистый алюминиевый сплав А1^9СиЗ, имеющий предел прочности при растяжении ов 160-200 Н/мм2, предел текучести о02 = 100-150 Н/мм2, предельное удлинение 13%, твердость 65-90 НВ, предел прочности при сжатии 240-300 Н/мм2.

Литейные алюминиевые сплавы, содержащие силумины, обладая невысокой температурой плавления (~650°С) и средней прочностью, тем не менее создают проблемы при обработке резанием из-за влияния на износ инструмента больших кристаллов кремния высокой твердости и 1пЛ=1420°С. Кроме того, алюминиевые сплавы склонны к образованию наростов, налипов, что ухудшает их обрабатываемость с точки зрения качества обработанной поверхности. Высокий коэффициент термического расширения способствует увеличению длины контакта по задней поверхности, что вместе с высокими упругими свойствами сильно ухудшает свойства формируемой поверхности.

Для исследования процессов, происходящих в зоне заусенцеобразования и описанных в главе 3, использовался пакет программ А(1уап1Ес^е|м, созданный для компьютерного моделирования термомеханических процессов при резании металлов на основе метода конечных элементов. При этом сверление было заменено строганием за один проход, чтобы снизить время моделирования процесса и уменьшить его сложность.

При моделировании процесса заусенцеобразования в качестве обрабатываемого материала из-за ограничений программы использовался А1380, близкий по

характеристикам к А1-819СиЗ, в качестве инструментального материала - твердый

5

сплав, задний угол резания инструмента 7°, подача 0,12 мм и 0,2 мм, глубина резания 1 мм, скорость резания 540 м/мин, начальная температура 20°С.

Испытания при сверлении проводили на обрабатывающем центре CWK-400 фирмы «Штарраг-Хеккерт» (Швейцария-Германия).

В качестве режущего инструмента использовались спиральные сверла с цилиндрическим хвостовиком согласно Artikel 702 типа N, произведенные фирмой Gühring из твердого сплава (аналог ВК6-М) без покрытий и с покрытиями TiCrN, MolyGlide и TiN.

Чтобы исключить из рассмотрения влияние износа сверл на процесс образования заусенца, для каждого отверстия использовалось новое сверло.

При испытаниях варьировалась скорость подачи, а частота вращения шпинделя оставалась постоянной и равной 4000 об/мин. Использовались скорости подачи SM=160, 280, 400 мм/мин, применяемые на производстве при изготовлении головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Фотографии выходных поверхностей отверстий с заусенцами были получены с помощью стереомикроскопа Carl Zeiss-Jena Technival 2, оснащенного CCD камерой. Для фотографирования режущих инструментов использовался электронный растровый микроскоп HITACHI S 2700LB. Для бесконтактного описания профиля заусенца использовалось оптикоэлектронная трехмерная конфокальная лазерная измерительная система „Microfocus COMPACT'. Профиль заусенца получен в декартовой системе координат.

Вакуумно-плазменную обработку сверл осуществляли в многофункциональной вакуумно-плазменной установке, оснащенной устройством для генерации плазмы двухступенчатого вакуумно-дугового разряда, а также целым комплексом вспомогательного оборудования для измерения и контроля различных параметров процесса комбинированной обработки.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям влияния износостойких покрытий на сверлах на качество отверстий. Особое внимание уделялось геометрии выходных кромок отверстий.

В лабораторных условиях были проведены исследования процесса сверления алюминиевого сплава инструментами с покрытиями и без покрытий. С помощью лазерного профилометра „Microfocus COMPACT" были получены трехмерные изображения топографии поверхностей выходных кромок 27 просверленных отвер-6

стий, развернутые затем на плоскость для оценки размеров заусенцев. Установлены были следующие характеристики заусенца: максимальная (измеренная) высота, среднее значение высоты (по всем измеренным значениям), объем заусенца, площадь основания заусенца, доля периметра отверстия, занимаемая заусенцем.

Анализ результатов испытаний представлен на рис. 1.

В процессе измерений наблюдались три типа положительных заусенцев: равномерные заусенцы типа I, неравномерные и корончатые заусенцы. Неравномерный заусенец является переходным между равномерным и корончатым. Заусенцы в основном расположены на части периметра отверстия, что можно объяснить особенностью сверления скрещивающихся отверстий.

Результаты испытаний показывают, что использование износостойких покрытий на твердосплавных сверлах при обработке алюминиевого сплава не меняют характер зависимостей высоты и объема заусенцев от скорости подачи. Такие зависимости имеют минимум при средней скорости подачи.

—•—та —■—ТГСгЫ —*—Мо1увП(1е —X— без покрытия

►—ПК

■—лет

»—МЫувИйе <— без покрытия

-х-

160 280 400

Скорость подачи [мм/мин]

160 280 400

Скорость подачи [мм/мин]

—ПИ —•—ТЮгМ

—ммуёиае

—К— без покрытия

8 2

С

160 280 400

Скорость подачи [мм/мин]

»—ПК ■—ТЮгН Ь— МкЛуОМе К— без покрытия

160 280 400

Скорость подачи [мм/мин]

Рис. 1. Результаты измерений размеров заусенцев на выходной кромке отверстий заготовки из А1-819СиЗ при использовании различных покрытий на инструменте

При низких подачах наибольшее влияние на образование заусенца оказывает температурный эффект. На этом участке покрытие может снижать длины контакта и трение на контактных площадках инструмента. При средней подаче большая часть тепла отводится в стружку, поэтому высота заусенца на этом промежутке минимальна. В данном случае функция покрытия состоит в предохранении инструмента от износа. Эти заключения были подтвержедены результатами моделирования процесса образования заусенца, что отражено в главе 5.

При самых высоких подачах осевая сила становится доминирующим фактором, влияющим на высоту заусенца. Высокая степень деформации обрабатываемого материала в этом случае способствует возникновению заусенца наибольшей высоты при выходе инструмента из заготовки, поскольку пластическая деформация материала под вершиной инструмента начинается раньше. На этом участке покрытие способствует некоторому снижению сил резания и, соответственно, высоты заусенца.

Иллюстрирует вышесказанное график размеров заусенца для инструмента без покрытия (рис. 1).

Исключением является нитрид титана, для которого при увеличении скорости подачи до 280 мм/мин и затем до 400 мм/мин отмечено резкое увеличение высоты и объема заусенца до максимума. При этом образуется неравномерный заусенец, имеющий максимальную площади основания на скорости подачи 280 мм/мин.

На скорости подачи 160 мм/мин наибольшую высоту, площадь основания и объем заусенца образует инструмент без покрытия. Заусенец можно квалифицировать как неравномерный.

Наилучшие результаты при 280 мм/мин у покрытия MolyGlide. При этом доля периметра отверстия, которую занимает заусенец, для этого покрытия достаточно велика, что свидетельствует об образовании равномерного заусенца типа I. Покрытие TiCrN образует неравномерный заусенец, a TiN - корончатый. Для обоих покрытий объемы заусенцев практически одинаковы.

На скорости подачи 280 мм/мин покрытия TiCrN и MolyGlide показали похожие результаты, образовав равномерный невысокий заусенец типа I. Для инструмента без покрытия отмечен довольно высокий равномерный заусенец типа I, имеющий очень большую площадь основания.

На скорости подачи 400 мм/мин наилучшие результаты показало покрытие ТлСг>}. Образовался равномерный заусенец типа I на части периметра отверстия, имеющий минимальные размеры. Антифрикционное покрытие Мо1уОМе также показало неплохие результаты, однако высота, объем и площадь основания такого заусенца выше, чем при использовании "ПСгК

В четвертой главе разработана математическая модель для расчета расстояния до кромки детали, на котором начинается образование заусенца.

Предложенная модель справедлива для заключительной стадии процесса резания, выхода инструмента из заготовки, когда образуется заусенец и другие краевые дефекты. При моделировании не учитывались температурный эффект и скорость деформации, а также сделано допущение, что распределение пластической деформации около инструмента ограничено прямой, наклоненной под отрицательным к линии резания углом р=20°.

Допустим, что формирование стружки прекращается при достижении инструментом некоторого расстояния Ха до выходной кромки (рис. 2), при этом работа образования стружки становится равной работе образования заусенца:

= Аи^ (4.1)

Рис. 2. Модель образования заусенца.

\„Р= ^ (4-2)

определяется осевой составляющей силы стружкообразования РХа. На основе наблюдения за осевой силой и дополнительных исследований примем, что снижение силы резания можно описать полиномиальной моделью второго порядка (4.3):

1—

(4.3)

Ъп<Р]

где Рх - значение осевой силы на участке установившегося резания, <р - половина угла при вершине в плане, Я - радиус сверла, х - расстояние, на которое переместилось сверло от точки начала деформации выходной поверхности за время Г.

При этом осевая составляющая силы резания при сверлении с учетом осевых сил на поперечных режущих кромках рассчитывается по формуле (4.4):

п

Зг.£.(\ ^ .¿V Л«Л

Я) 2 Я ) З^Ляп^;

Я3

Я сое (р

п

а

-8ь—Ясоыр п

г0

Я г0 Зь ьт<р Я

(4.4)

о-аФ-5

2п

где Я/, - действительный предел прочности при растяжении, 5М - минутная подача, Я - радиус сверла, я - частота вращения инструмента, - касательное напряжение на передней поверхности, с/а - относительная длина контакта стружки с инструментом, г о - длина поперечной режущей кромки сверла, 2<р - угол при вершине в плане, со - угол подъема винтовой канавки, ту - средние касательные напряжения

в условной плоскости сдвига, ^о определяется по формуле (4.5), &ь - условный предел прочности при растяжении, Из - ширина фаски износа по задней поверхности режущего лезвия.

к _ 9г с 1

81

-М—

(4.5)

где коэффициент усадки стружки.

Для винтовых сверл изменение переднего угла у в зависимости от расстояния р рассматриваемой точки от оси сверла согласно данным В.Ф. Боброва описывается формулой (4.6):

«Г-*2-* (4-6)

81П0> Г

К„п рассчитывается по формуле (4.7) для переднего угла у„ на поперечной режущей кромке:

4 (4-7)

Таким образом, работа осевой силы определяется при интегрировании:

= р'\{1= (4-8>

«V ь~) 1311ч>

Работа трения на передней поверхности инструмента и стружки определяется касательной составляющей силы стружкообраэования Рт и Р силой трения на инструменте. Приращение работы трения определяется формулой:

/Ц, =Р*= 5;аФ> .А (4.9)

Поскольку 85% в крутящем моменте при сверлении составляет момент от тангенциальной составляющей силы резания Р/, то рассчитать Р/ можно согласно

формуле: Рг = / Оса > где л/,^ - значение крутящего момента на участке установившегося резания.

и ЗЛ, 8111$) и

где коэффициент трения на задней поверхности инструмента,/- ширина ленточек.

Приращение работы (энергии) начала образования заусенца при пе-

ремещении инструмента из точки А на расстояние ёх определяется согласно формуле (4.10):

ДА№ =ААш +ДАш (4.10)

"■»уС "сжш 4 '

где АА\Упласт - приращение работы пластической деформации; ДА'\Усдвиг - приращение работы деформации сдвига в плоскости отрицательных деформаций (работа сил трения на поверхностях разрыва.

На первой стадии заусенцеобразования, когда вершина сверла достигает дна заготовки толщиной Хо и начинает его пластически деформировать, выдавливая наружу, поведение обрабатываемого материала похоже на объемное деформирование при прошивке. Происходят упругое сжатие и изгиб металла, при этом напряжения в металле не превосходят предела упругости. На поверхности заготовки образуется округлая выпуклость, которая развивается и вытягивается.

Работу пластической деформации рассчитаем по формуле (4.11). Уголки инструмента находятся еще на достаточном расстоянии от выходной поверхности

детали, так что под ними еще происходит резание, определяемое силой РХо ■

А^ = (4-11)

где т=1,6-1,8 - коэффициент, характеризующий влияние упрочнения обрабатываемого материала, сопротивление срезу «0,86o;.

Работа деформации сдвига рассчитывается согласно формуле (4.12):

AW„ -<rip^Da,X0]xdx (4.12)

о

Подставляя (4.8), (4.9), (4.10), (4.11) и (4.12) в (4.1), получим:

pjíl-^Wf у ^оп:пВсЛ]ХеЬ + *грткВсг,Хп (хо +-£

ol L J J0sm(7-/)cos(®-^) i К. tSV)

Интегрируя, получим следующее уравнение для определения Хо:

J ЕМа 1 А / ЕМт 1 Í1 { PR ЕМ&Л

К R 4 J i, tgfP 2 [3 2tg<p J { 3tg<p t¿q> )

£ _ sin/7 sinO ГДе sin(/7-у) соз(Ф-у)

Анализ кубического уравнения для Хо показал, что оно имеет только один действительный корень. Однако понятно, что символьное выражение этого корня будет слишком громоздким и сильно затруднит его практическое применение. В данном случае целесообразно использовать стохастическую модель процесса образования заусенца.

С помощью программы MathCAD был проведен анализ корня уравнения для Хо на чувствительность к изменению факторов. Результаты анализа представлены на рис. 3. В качестве факторов, оказывающих определяющее влияние на величину Хо, характеризующих состояние процесса образования заусенца, использовались: Е - фактор, учитывающий угол наклона условной плоскости сдвига, угол трения и главный передний угол инструмента; крутящий момент М,ф, осевая составляющая силы резания Рх. Закон распределения случайных параметров резания можно описать распределением вида:

Параметры математической модели определялись методом наименьших квадратов с помощью программного обеспечения, разработанного на кафедре ВТО. Значения и диапазон варьирования факторов процесса образования заусенца при экспериментах приведены в таблице 1.

Рис. 3. Анализ влияния факторов процесса образования заусенца на размер Хо (на графиках обозначен как Ь).

Таблица 1 Факторы процесса образования заусенца и уровни их варьирования

Факторы Диапазон

Коэффициент Е 0,03... 20

Крутящий момент М,р, Н/мм 100 ..500

Осевая сила Рх, Н 10...80

В результате были получена следующая модель процесса образования заусенца при сверлении:

V — п <1 С0,12 \4 О.68 Т> - °-78

Х0 = 0,53 • Е ■ М^ ■ Рх ,мм Объем заусенца в этом случае будет равен примерно:

у,

где - площадь фигуры АВСБ, которую мы принимаем постоянной и равной площади заусенца А|ВС|Б|.

Площадь заусенца найдем согласно формуле:

(

С -Л У до

°ЛВСи — "о л о . -

tgby

Сравнение расчетных значений объема заусенца с экспериментальными показал, что рассчитанные значения близки к экспериментальным на скорости подачи 160 мм/мин, на скорости подачи 280 мм/мин значения получаются завышенными, а на скорости подачи 400 мм/мин - заниженными. Возможно, это объясняется тем, что на более высокой скорости подачи на образование заусенца начинают оказывать более заметное влияние неучтенные при моделировании процессы, как, например, вибрации инструмента, износ режущих кромок, наростообразование. Кроме того, при моделировании не было учтено влияние температуры на образование заусенца, изменяющее свойства обрабатываемого материала.

Пятая глава посвящена исследованию процесса заусенцеобразования при обработке алюминиевого сплава Al-Si9Cu3 с помощью метода конечных элементов.

Большинство разработанных на сегодняшний день аналитических моделей резания применимы только для участка установившегося резания. Однако при выходе инструмента из заготовки условия стружкообразования меняются, появляются дополнительные зоны, которые необходимо учитывать при анализе. В работе использовалась ориентированная специально на моделирование заусецеобразова-ния программа AdvantEdge на основе метода конечных элементов.

При моделировании был выявлен следующий механизм образования заусенца при обработке алюминиевого сплава (рис. 4):

1. Непрерывное резание с образованием элементной стружки прекращается на некотором расстоянии до края детали. Пластическая деформация проявляется на кромке детали как пластический изгиб.

2. Поворот. Край заготовки поворачивается под действием сил резания, на кромке заготовки можно визуально наблюдать «точку поворота» ниже линии резания.

3. Завершение формирования заусенца. Зона деформации в точке поворота расширяется и объединяется с зоной основных пластических деформаций. С продвижением инструмента к краю заготовки угол детали продолжает поворачиваться вместе со стружкой и величина заусенца растет. Отделение стружки происходит вдоль линии резания с образованием «положительного заусенца»

на кромке заготовки. Инструмент освобождается от нагрузки, и резание заканчивается, как только контакт с заготовкой прекращается.

Моделирование подтвердило образование так называемой негативной зоны деформации ниже линии резания и показало, что напряжения вдоль негативной зоны (рис. 5а) распространяются следующим образом: с началом выгибания края заготовки в заусенец появляется область сжимающих напряжений в точке поворота (точка 7) и непосредственно возле вершины инструмента (точка 1). На некотором расстоянии от режущей кромки появляется область очень сильных растягивающих напряжений (точки 2, 3, 4), вызывающая отделение стружки (рис. 56).

Трехмерное моделирование показало, что область растягивающих напряжений имеет при выходе инструмента из заготовки сферическую форму. Анализ этой области показал, что с приближением к краю заготовки давление в ней снижается (рис. 6а), а площадь зоны увеличивается и имеет максимальные размеры при выходе режущей кромки из контакта с заготовкой. На графиках отрезок времени номер 440 соответствует началу образования заусенца, а отрезок времени номер 470 - его концу - вершина инструмента находится точно над левой кромкой заготовки.

-«ж«- '"ЩШЛ """"ЧИ

Г"-!*

а) б) в)

Рис. 4. Стадии процесса образования заусенца: а) начало образования заусенца,

б) поворот, в) завершение образования заусенца

а) б)

Рис. 5 а) негативная зона деформаций, б) область сильных растягивающих напряжений в зоне резания

Результаты моделирования подтверждают, что покрытие оказывает влияние на уровень пластических деформаций в зоне резания. Давление и площадь области сильных растягивающих напряжений имеет наибольшее значение при обработке инструментом без покрытия (рис. 6а, б) и уменьшается в последовательности ТО* —>"ПСг№ —> Мо1уОП<1е. Изменяется в основном длина зоны растягивающих напряжений, ширина ее остается постоянной.

Снижение уровня пластических деформаций с помощью покрытий на режущем инструменте позволяет уменьшить ширину недеформированной стружки, давая возможность отрезать большее количество обрабатываемого материала до того, как свободная поверхность заготовки больше не сможет сопротивляться деформированию и начнет выгибаться в заусенец.

Пластическая деформация обрабатываемого материала под действием силы усугубляется температурным воздействием тепловых потоков, образующихся в процессе резания. Вследствие термического разупрочнения обрабатываемый материал хуже сопротивляется резанию и выдавливается наружу, а не отрезается, когда край заготовки становится слишком тонким, чтобы сопротивляться изгибанию.

Давление [МПа] -150

ГЬтенцэдь [тГ] 0,015,

0.01

0,005

400

420

440

460 480 500 Отрезок времени

480 500 Отрезок времени

а) б)

Рис. б. Изменение площади и давления в зоне отрицательных напряжений в заготовке при использовании различных покрытий на режущем инструменте: а) изменение давления; б) изменение площади. Без покрытия - кривая 1, TiN- кривая 2, Т1СгЫ - кривая 3, Мо1уСШе - кривая 4.

В результате изнашивания инструмента (увеличения площадки износа) мощность источников нагрева на поверхностях инструмента только возрастает, усиливая и нагрев зоны резания и размер заусенцев.

Моделирование подтверждает данные экспериментальных иследований, согласно которым при низких подачах температурный эффект сильно влияет на образование заусенца. На рис. 7а видно, что на отрезке времени 440, когда площадь и давление области растягивающих напряжений в зоне резания почти максимальны, температурные кривые для различных покрытий повторяют друг друга по форме, а уровень температуры снижается в порядке: без покрытия —> ТОЯ —> ЛСШ —* Мо1уОН<1е. Это может объясняться тем, что покрытие снижает длины контакта и трение на контактных площадках инструмента.

В результате снижения внешнего трения уменьшаются размеры области контактных деформаций, и сужается зона стружкообразования, что приводит к снижению мощности основных источников теплоты и перераспределению тепловых потоков.

При средней подаче (рис. 76) меньше тепла попадает в заготовку за счет того, что большая его часть отводится в стружку, поэтому уровень температур в зоне 1-7 меньше, чем при низкой подаче.

Температура [ С] 250-

Температура fCJ 25&Г-

100

| Степень удаленности от режущей вромии [%] Степень удаленности от режущей кроит [%]

а) б)

Рис. 7. Изменение температуры заготовки вдоль участка 1-7 на интервале времени номер 440 при обработке инструментами с различными покрытями: а) подача 0,12 мм; б) подача 0, 2 мм. Без покрытия - кривая 1, TiN- кривая 2, TiCrN - кривая 3, MolyGlide - кривая 4.

Общие выводы и результаты работы:

1) Износостойкие покрытия влияют на процессы в зоне образования заусенца, уровень пластических деформаций, следующим образом:

о изменяют размеры области растягивающих напряжений и давление в ней; о изменяют уровень температур обрабатываемого материала.

2) Компьютерное моделирование с помощью метода конечных элементов процессов в зоне резания на выходе инструмента из алюминиевой заготовки подтвердило появление негативной зоны деформации (ниже линии резания), а в ней -области сильных растягивающих напряжений (250-400 МПа).

3) В результате анализа области растягивающих напряжений в зоне деформации установлено, что давление в ней снижается при приближении к краю заготовки до 400 МПа (для алюминиевого сплава), а площадь (в основном за счет длины) увеличивается и имеет максимальные размеры при выходе режущей кромки из контакта с заготовкой.

4) Давление и площадь области сильных растягивающих напряжений имеют наибольшее значение при обработке инструментом без покрытия и уменьшаются в последовательности ТО! —* Т1СгЫ —> Мо1уОН<1е.

5) На интервале времени, когда площадь и давление области растягивающих напряжений в зоне деформации максимальны, температурные кривые для различных покрытий повторяют друг друга по форме, а уровень температуры снижается, как показано на рисунке 7, в последовательности: без покрытия —»ТО») -> ТС»* -> \iolyGlide.

6) Снижая длины полного и пластического контакта инструмента и обрабатываемого материала, уменьшая угол трения, коэффициент трения, усадку стружки, покрытие снижает силы резания, увеличивает угол наклона плоскости сдвига, с что способствует снижению уровня пластической деформации. В результате снижения внешнего трения уменьшаются размеры области контактных деформаций, и сужается зона стружкообразования, что приводит к снижению мощности основных источников теплоты и перераспределению тепловых потоков. Снижение уровня пластических деформаций с помощью покрытий на режущем инструменте позволяет отрезать большее количество обрабатываемого материала до того, как свободная поверхность заготовки больше не сможет сопротивляться деформированию и начнет выгибаться в заусенец.

7) На скорости подачи 160 мм/мин наилучшее качество кромки заготовки из алюминиевого сплава Al-Si9Cu3 получено при обработке инструментом с покрытием MeCHN. На скорости подачи 280 мм/мин инструменты с покрытиями TiCrN и MolyGlide показали похожие результаты, образовав равномерный невысокий заусенец типа I. На скорости подачи 400 мм/мин наилучшие результаты показало покрытие TiCrN. Образовался равномерный заусенец типа I на части периметра отверстия, имеющий минимальные размеры.

8) С помощью разработанной математической зависимости, учитывающей влияние факторов процесса образования заусенца на расстояние Хо до выходной кромки заготовки, на котором начинается образование заусенца, появилась возможность определить условия, при котором Хо будет минимальным.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Черкасова Н.Ю. Анализ механизма образования заусенцев при сверлении различных материалов. // Материалы IV Юбилейной Всероссийской научной конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении». Алтайский гос. техн. ун-т, БТИ. Бийск, 2004. С. 9-12.

2. Григорьев С.Н., Черкасова Н.Ю. Исследование влияния износостойкого покрытия на заусенцеобразование при обработке резанием с помощью метода конечных элементов// Материалы Международной научно-практической конференции «Производство Технология Экология». Москва: Ml ТУ «СТАНКИН», 2004. С. 840-844.

3. Tcherkassova N., Grigoriev S. Influences cm Burr Formation in OrHiogonal Cutting // 8th CIRP International Workshop on Modeling of Machining Operations. Chemnitz. 2005. pp. 633-640.

4. Григорьев C.H., Черкасова Н.Ю. Минимизация размеров заусенцев при сверлении с помощью нанесения антифрикционного покрытия на инструмент // Справочник. Инженерный журнал. - № 8,2005. - С. 37 - 41.

5. Григорьев С.Н., Черкасова Н.Ю. Краевые дефекты изделий при обработке резанием. Методы обеспечения качества. Учебное пособие. - М.: ИЦ МГТУ «Станкин», Янус-К, 2005. - 152 с.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Черкасова Наталья Юрьевна

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ В АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С ПОКРЫТИЕМ

Лицензия на издательскую деятельность ЛР №01741 от 11.05.2000 Подписано в печать 17.11.2005. Формат 60х90'/1б Уч.изд. л. 1,25. Тираж 50 экз. Заказ № 203

Отпечатано в Издательском Центре МГТУ «СТАНКИН» 103055, Москва, Вадковский пер., д.За

2 168

РНБ Русский фонд

2006-4 17197

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Определение заусенца и его характерные геометрические параметры.

1.2. Анализ процесса заусенцеобразования при резании материалов.

1.2.1. Общий механизм заусенцеобразования.

1.2.2. Особенности механизма заусенцеобразования при сверлении.

1.2.3. Общая классификация заусенцев при резании.

1.2.4. Классификация заусенцев при сверлении.

1.3. Факторы, влияющие на размеры заусенца, и методы их минимизации.

1.3.1. Свойства обрабатываемого материала.

1.3.2. Геометрия заготовки.

1.3.3. Геометрия режущего инструмента и траектория движения режущих кромок.

1.3.4. Режимы резания.

1.3.5. Степень износа инструмента и наростообразование.

1.3.6. Использование СОЖ.

1.4. Анализ данных литературного обзора. Постановка цели и задач исследований.

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Методика испытаний резанием.

2.1.1. Заготовка, обрабатываемый материал.

2.1.2. Режущий инструмент.

2.1.3. Станки и приспособления.

2.1.4. Режимы резания.

2.2. Методика измерений.

2.3. Методика вакуумно-плазменной поверхностной обработки инструмента. ^

2.4. Методика моделирования процесса образования ^ заусенца.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА СВЕРЛАХ НА КАЧЕСТВО ОТВЕРСТИЙ.

3.1. Определение силы стружкообразования при постоянном коэффициенте трения. ^

3.2. Экспериментальные исследования влияния покрытий на твердосплавных сверлах на размеры заусенцев при обработке алюминия.

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСЧЕТА РАССТОЯНИЯ ДО КРОМКИ ДЕТАЛИ, НА КОТОРОМ НАЧИНАЕТСЯ ОБРАЗОВАНИЕ ЗАУСЕНЦА.

4.1. Разработка расчетной формулы для определения объема заусенца из условия равенства работ образования стружки и заусенца.

4.2. Построение математической модели для описания процесса образования заусенца при сверлении силуминов.

5. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ТВЕРДОСПЛАВНЫХ СВЕРЛАХ НА РАЗМЕРЫ ЗАУСЕНЦЕВ ПРИ ОБРАБОТКЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

В современном машиностроении одной из самых трудоемких операций является обработка отверстий повышенной точности размера, формы и расположения. Трудности при обработке точных отверстий обусловлены пониженной жесткостью инструмента, сложностью подвода СОЖ в зону резания и удаления оттуда пульпы. Указанные обстоятельства приводят к необходимости снижения режимов резания и введению в технологический процесс дополнительных операций.

При сверлении образуются характерные нарушения точности обработанной поверхности, для предотвращения появления и минимизации которых разработаны различные методики. Однако основное внимание уделяется обработке наиболее ответственных поверхностей, а такие вспомогательные операции, как зачистка кромок, удаление заусенцев, часто упускаются из виду.

Непредсказуемо возникающие дефекты на кромках деталей могут травмировать рабочих, помешать сборке изделия и измерениям (при наличии заусенцев на поверхности, являющейся технологической или измерительной базой), препятствовать выполнению последующих операций изготовления, а также затруднить последующее функционирование готового изделия. Наибольшее количество проблем заусенцы создают, образуясь на труднодоступных кромках и поверхностях деталей, например, на внутренних кромках пересекающихся отверстий для прохождения смазочных сред.

Существует два подхода к решению проблемы образования заусенцев. Первый подход - это минимизация размеров образующихся заусенцев с 'целью снижения затрат на последующее их удаление и достижения требуемой точности детали. Второй подход - это удаление заусенцев с поверхностей деталей механическим способом (срезание, машинная очистка щетками, шлифование песком и другими абразивными частицами, очистка вибрацией, термическая и электрохимическая очистка, снятие заусенцев при помощи лазера [21, 26, 41, 48]). Стоимость очистки прецизионной детали например, детали авиационного двигателя) достигает 30% от общих затрат на ее производство [53]. Кроме того, существуют ограничения по геометрии обрабатываемой поверхности и материалам, достигаемой точности и качеству поверхности, величине партии одновременно обрабатываемых заготовок, экологический аспект.

Используются и различные способы минимизации появления дефектов на кромках деталей: разработка специальных конструкций заготовок, изменение геометрии режущих инструментов, предварительное упрочнение выходной поверхности заготовки, применение специальной траектории движения режущего инструмента и его вибрации и др. Однако все эти методы имеют свои ограничения и недостатки.

Различные виды обработки оставляют заусенцы различной формы и размеров, затрудняя автоматизацию процесса обработки. На размеры и местоположение заусенцев влияет множество факторов, варьирование которых в часто ограничено: свойства обрабатываемого материала, режимы резания и траектория движения режущего инструмента, геометрия режущего инструмента.

Теоретические и практические исследования процессов обработки .резанием сосредотачивались в основном на периоде установившегося резания, при котором не учитывалось влияние кромки заготовки на зону резания, как это происходит на выходе инструмента из заготовки, когда образуются заусенцы. Анализ процесса заусенцеобразования с целью нахождения оптимального способа минимизации размеров образующегося заусенца, является актуальной задачей.

Перспективным, но и наименее исследованным методом уменьшения размеров образующихся на кромках деталей дефектов является применение износостойких антифрикционных покрытий на режущих инструментах для .обработки отверстий.

Настоящая работа является продолжением ряда исследований, выполненных на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» и

Центре физико-технических исследований в Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН».

Цель работы:

Повышение качества обработки отверстий в алюминиевых сплавах на основе применения режущего инструмента с вакуумно-плазменными покрытиями, сочетающими высокую износостойкость с низким коэффициентом трения.

Научная новизна работы заключается:

- в установлении влияния износостойких покрытий на режущем инструменте на качество обработанной поверхности, а именно на высоту, объем, площадь основания заусенцев на кромках деталей;

- в установлении закономерностей изменения напряжений в зоне деформаций для различных покрытий на режущем инструменте при выходе инструмента из заготовки;

- в установлении зависимостей температур в зоне деформаций от покрытия на режущем инструменте при выходе инструмента из заготовки;

- в разработке математической зависимости для определения расстояния до выходной кромки заготовки, на котором начинается образование заусенца, в зависимости от сил резания, крутящего момента, угла трения, геометрии инструмента при сверлении силуминов.

Практическая ценность работы состоит:

- в повышении качества отверстий в корпусе головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания Я4ЕА111 при нанесении вакуумно-плазменных покрытий на режущий инструмент в результате снижения средней высоты заусенца и его объема в 2-4 раза и в уменьшении площади его основания в 1,5-3 раза в зависимости от свойств покрытия и режима резания;

- в рекомендациях по выбору составов покрытий для твердосплавных сверл, обеспечивающих минимальную интенсивность изнашивания и оптимальное качество обработанной поверхности при обработке алюминиевых сплавов.

Результаты работы были доложены на заседаниях кафедры Высокоэффективные технологии обработки МГТУ «СТАНКИН», на I th

Международной научной конференции «8 CIRP International Workshop on Modeling of Machining» в Кемнитце (Германия), на 4-ой Всероссийской юбилейной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении - 2004» в г. Бийске, «Производство. Технология. Экология - 2004» в Москве.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Автор выражает благодарность научному руководителю работы зав. кафедрой «Высокоэффективные технологии обработки» профессору, д.т.н. С.Н. Григорьеву, а также преподавателям и сотрудникам кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» за помощь, оказанную при выполнении работы.

1. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Т.1. Рычажные механизмы. - М.:Наука, 1970. - 608 с.

2. Атрошенко А.П., Зиновьев И.С., Костин Л.Г. и др.; Под ред. Е.И. Семенова. Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т. М.: Машиностроение, 1986. Т. 2., 592 с.

3. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975.-344 с.

4. Васин С.А., Верещака A.C., Кушнер B.C. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учеб. Для техн. Вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 448 е.: ил.

5. Власов В.И. Стохастическая динамическая модель резания / Сборник докладов научно-методической конференции «Проблемы интеграции и науки». М.: СТАНКИН, 1990 г., 37 с.

6. Воронов С.А. Оптимизация процессов вибрационного сверления. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 1986. 209.

7. Гаврилов Ю.В. Математическое моделирование процессов резания и режущего инструмента: Конспект лекций. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1998. -78с.

8. Гиссин В.И. Исследование технологического процесса развертывания отверстий плавающими инструментами: Диссертация на соискание степени к.т.н. Ростов-на-Дону, РИСМ, 1977. 189 с.

9. Ковка и объемная штамповка стали: Справочник: В 2 т. Под ред. М.В. Сторожева. М.: Машиностроение, 1968. Т. 1., 448 с.

10. Лакирев С.Г. Обработка отверстий: Справочник. М.: Машиностроение, 1984. - 208 с.

11. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента: М.: Машиностроение, 1982.

12. Мертенс К.К. Исследование деформаций и усилий на конечный момент горячей облойной штамповки на прессах: Автореферат на соискание степени канд. техн. наук: Л., 1967. 16 с.

13. Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы: Справочник. -М.Машиностроение, 1985.-272 с.

14. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1965. - 788 с.

15. Уткин Н.Ф., Кижняев Ю.И., Плужников С.К. и др.; под общ. ред. Н.Ф. Уткина. Обработка глубоких отверстий — Л.: Машиностроение. 1988. -269 с.

16. Шапошников Д.Е. Изготовление поковок на горячештамповочных прессах. М.: Машгиз, 1962. 179 с.

17. Arndt М., Kacsich Т. Performance of new AlTiN coatings in dry and high speed cutting. Surface and Coatings Technology 163-164 (2003) 674-680.

18. Balasubramaniam R., Krishnan J., Ramakrishnan N. Investigation of AJM for deburring. Journal of Materials Processing Technology, Jul 1998, Volume 79, Issues 1-3, pages 52-58.

19. Beier H.-M. Burr formation an approach by. means of reshaping technology, FHTW Berlin, 2002, pp. 1 -11.

20. Bellido-Gonzalaz V., Jones A. H. S., Hampshire J., Allen T.J., Witts J., Teer D.G., Ma K.J., Upton D. Tribological behavior of high performance Mo2Scoatings produced by magnetron sputtering. Surface and Coatings Technology 97 (1997), Pages 687-693.

21. Chu C.-H. A Framework for Burr Minimization in a CAD/CAM Integrated Environment. Laboratory for manufacturing automation. University of California, Berkley. Research reports 1999-2000, pp. 15-19.

22. Dornfeld D., Min S., Kim J., Hewson J., Chu C.-H., Tyler P. Bun-Prevention and Minimization for the Aerospace Industry. Laboratory for manufacturing automation. University of California, Berkley. Research reports, 1999, pp. 4-9.

23. Flores G. FHTE Sonderverfahren der Fertigungstechnik EK5/P05 7 Mechanisches Entgraten ECM-Entgraten - TEM-Entgraten, Maschinenfabrik Gehring GmbH & Co. Pages 1-9.

24. Gillespie L. K., "The formation and properties of machining burrs," M.S. Thesis, Utah State University, Logan, UT, 1973.

25. Guo Y., Dornfeld D.A., "Finite Element Analysis of Drilling Burr Minimization with a Backup Material," Trans, of NAMRI/SME, vol. 26, 1998, pp. 207-212.

26. Hashimura M., Chang Y. P., Dornfeld D. Analysis of Burr Formation Mechanism in Orthogonal Cutting. Journal of Manufacturing Science and Engineering. Vol. 121, February 1999, pp. 1-7.

27. Kim J. Control Chart of Drilling Exit Burr in Stainless Steel. Laboratory for manufacturing automation. University of California, Berkley. Research reports, 1998.

28. Kim J., Dörnfeld D. A. Development of an Analytical Model for Drilling Burr Formation in Ductile Materials. Journal of Materials Processing Technology. Volume 124, April 2002, pp. 192-198.

29. Ko S.-L., Chang J.-E., Yang G.-E. Burr minimization scheme in drilling. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 140 (2003), pp. 237-242.

30. Ko S.-L., Dornfeld D.A. Burr formation and fracture in oblique cutting. Journal of Materials Processing Technology 62 (1996) 24-36.

31. König W., Servet W. Grate vermeiden bei der Bohr- und Fraesbearbeitung von Guss- und Stahlwerkstoffen. Oelhydraulik und Pneumatik Band 39 (1995)5. Seite 405-409.

32. Lee K. Optimization and Quality Control in Burr Formation using Design of Experiment (II): Drilling of Intersecting Holes. Laboratory for manufacturing automation. University of California, Berkley. Research reports 2000-2001, pp. 48-53.

33. Lee S.H., Dornfeld D.A. Precision Laser Deburring. Journal of Manufacturing Science and Engineering. Vol. 123 (2001), pp. 601-608.

34. Leopold J., Neugebauer R., Hänle P., Schwenck M. Influence of Coating-Substrate-Systems on Chip- and Burr Formation in Precision Manufacturing. 7th International Conference on Deburring and Surface Finishing, June 7-9, 2004, Berkley-USA.

35. Lin T.-R. Experimental study of burr formation and tool chipping in face milling of stainless steel. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 108 (2000), pp. 12-20.

36. Link R. Gratbildung und Strategien zur Gratbildung. Dissertation, RWTH Aachen, 1992.

37. Min S., Dornfeld D.A. Control Chart of Drilling Exit Burr in Low Carbon Steel (AISI4118). Laboratory for manufacturing automation. University of California, Berkley. Research reports, 1998, pp. 27-30.

38. Min S., Dornfeld D.A., Nakao Y. Influence of Exit Surface Angle on Drilling Burr Formation. Journal of Manufacturing Science and Engineering. November 2003, Vol. 125, pp. 637-644.

39. Moriwaki T., Shamoto E. Ultrasonic elliptical vibration cutting. Annals of the CIRP, Vol. 44/1/1995, pp. 31- 34.

40. Mory T., Hirota K., Kawashima Y. Clarification of magnetic abrasive finishing mechanism. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 143-144(2003), pages 682-686.

41. Paldey S., Deevi S.C.: Single Layer and Multilayer Wear Resistant Coatings of (Ti,AI)N: a Review, Materials Science and Engineering, Eisevier B.V., New York, NY, A342 (2003), p.58-79.

42. Rech J., Kusiak A., Battaglia J. L. Tribological and thermal functions of cutting tool coatings. Surface and Coatings Technology. Vol. 186, Issues 3, 1 September 2004, Pages 364-371.

43. Schäfer F. Untersuchungen zur Gratbildung und zum Entgraten insbesondere beim Umfangsstirnfrösen. Dissertation, TH Stuttgart, 1976.

44. Sofronas A. The Formation and Control of Drilling Burrs, Ph. D. dissertation, The University of Detroit. 1975.