Form accuracy and cutting forces in turning of X5CRNI18-10 shafts: assessment of feed force variation and its relation to form deviations

Abstract

The study presented in this paper aims to provide insight into how cutting parameters, including cutting speed, feed, and depth of cut, influence feed force and form deviations during the X5CRNI18-10 shafts machining. Many experiments were carried out at two depths of cut levels (0.5mm and 1mm) to investigate the effects of cutting speed and feed on feed force, roundness, and waviness. The findings showed that increasing the depth of cut has the strongest influence on cutting force and form deviation. In parallel, higher feed affected the roundness and waviness, leading to a reduction in the surface quality due to the tool deflection and vibrations. Cutting speed had a small impact; however, it is still crucial to select cutting parameters carefully to secure a proper balance between dimensional accuracy, surface quality, and machining efficiency.

Токарна обробка аустенітної нержавіючої сталі X5CrNi18-10 (еквівалент AISI 304) залишається серйозною проблемою для машинобудівної промисловості через її погану оброблюваність, спричинену високою пластичністю, схильністю до загартування та тертям між стружкою та інструментами. Дослідження, представлене в цій статті, має на меті дати уявлення про те, як параметри різання, включаючи швидкість різання, подачу та глибину різання, впливають на силу подачі та відхилення форми під час обробки валів зі сталі X5CRNI18-10. Було проведено багато експериментів на двох глибинах різання (0,5 мм і 1 мм) для вивчення впливу швидкості різання та подачі на силу подачі, округлість та хвилястість. Експериментальні випробування проводилися в контрольованих умовах з використанням токарного верстата HAAS ST-20Y-EU, динамометра та приладів для вимірювання похибки форми для збору даних про відхилення форми. Результати показали, що глибина різання є найбільш впливовим параметром на зусилля різання і відхилення форми. Збільшення глибини різу з 0,5 до 1,0 мм значно збільшувало зусилля різання і похибки форми.