Investigation of the effect of depth of cut and cutting speed on cutting forces during face milling of steel with a rectangular cutting insert

Abstract

In metal machining processes, the achievement of a sufficiently high material removal rate is desirable. Material removal rate can be increased to the desired value by an increase of feed rate value and also by increase of cutting speed or depth of cut values. However, as it is also required that surface quality and deformation should be within the acceptable limits, it is necessary to control them by selecting the appropriate process parameters values. In this study, face milling experiments are conducted in order to investigate the effect of using different values of depth of cut and cutting speed on the cutting forces and specific cutting forces. A comparison between the experimental results from cases with constant feed rate and two different depths of cut at four different cutting speed values, ranging from 100 to 400 m/min is conducted. After the subsequent analysis of the results, conclusions on the effect of depth of cut and cutting speed on cutting forces and specific cutting forces are drawn.У процесах механічної обробки металу бажано досягнення досить високої швидкості видалення матеріалу. Швидкість видалення матеріалу може бути збільшена до бажаного значення шляхом збільшення значення швидкості подачі, а також шляхом збільшення швидкості різання або глибини різання. Однак, оскільки також вимагається, щоб якість поверхні і деформація перебув али в допустимих межах, необхідно контролювати їх, вибираючи відповідні значення параметрів процесу. У цьому дослідженні проводяться експерименти по торцевому фрезеруванні з метою вивчення впливу використання різних значень глибини різання і швидкості різанн я на сили різання і питомі сили різання. Проведено порівняння експериментальних результатів для випадків з постійною швидкістю подачі і двома різними глибинами різання при чотирьох різних значеннях швидкості різання. Після подальшого аналізу результатів робляться висновки про вплив глибини різання і швидкості різання на сили різання і питомі сили різання. Експерименти з фрезерування проводилися за допомогою фрез, оснащених прямокутними пластинами з метою вивчення зміни сил різання і питомих сил різання в за лежності від швидкості різання. Всі три складові сили різання збільшилися, з ростом значення глибини різання. Тангенціальна складова змінилася менше, в той час як осьова і нормальна збільшилися однаково, приблизно в два рази. Величина збільшення була вище зі зміною швидкості різання. Значення питомих сил різання нормальної і осьової зменшувалися зі збільшенням швидкості різання. Така тенденція не спостерігається в значеннях питомої тангенціальної сили. Значення нормальної і осьової питомої сили різання приблизно однакові на двох глибинах різання, тоді як значення тангенціальної значно зменшуються, а саме в півтора рази. Це означає, що сила різання, що діє на пластину, змінюється пропорційно зміні глибини різання, і це співвідношення підтримується і при різних швидкостях різання, в той час як зміна швидкості різання практично не впливає на її значення.