Silová náročnost při třískovém obrábění aditivně vyrobeného materiálu

Abstract

Součástí této závěrečné práce bylo posouzení obrobitelnosti aditivně vyrobené nástrojové oceli H13. Vyhodnocení tohoto parametru spočívalo v obrábění tří druhů vzorků zhotovených pomocí odlišných metod výroby. První typ vzorku byl zhotoven pomocí aditivní technologie Bound Metal Deposition. Druhý typ vzorku byl připraven pomocí totožné technologie, ke které se tentokrát přidalo tepelné zpracování charakteristické kalením a následným dvoustupňovým popouštěním. Poslední typ vzorku byl vyroben pomocí konvenční technologie válcování se stejným tepelným zpracováním. Obrábění připravených vzorků probíhalo na frézce, kde se využilo tří různých metod. Frézovalo se buď ve směru kolmém, podélném nebo vertikálním ke směru tištění či válcování. Pro každou obráběcí metodu a typ vzorku byl použit jeden dílčí vzorek a řezný nástroj, tedy celkově devět vzorků a fréz. Pro návrh metodiky testování bylo využito plánovaného experimentu (DoE), kde pro každé konkrétní nastavení řezných podmínek bylo provedeno trojí opakování pro lepší vypovídající hodnotu experimentu. Obrobitelnost byla následně posuzována na základě topografie povrchu jednotlivých obrobených povrchů, silového zatížení v průběhu obrábění, opotřebení nástroje a obrobených třísek. Na základě těchto dat je pak vytvořeno doporučení, která z metod a za jakých řezných podmínek je vhodná pro obrábění daného materiálu.

As part of this final thesis, the machinability of additively manufactured H13 tool steel was assessed. The evaluation of this parameter involved machining three types of samples produced using different manufacturing methods. The first type of sample was made using the additive Bound Metal Deposition technology. The second type was prepared using the same technology, but with additional heat treatment consisting of quenching followed by two-stage tempering. The final type of sample was produced using conventional rolling technology with the same heat treatment applied. The machining of the prepared samples was carried out on a milling machine using three different methods. Milling was performed either in a direction perpendicular, parallel, or vertical to the printing or rolling direction. For each machining method and sample type, one individual sample and one cutting tool were used, resulting in a total of nine samples and nine milling tools. The testing methodology was designed using a Design of Experiments (DoE) approach, where each specific cutting condition was repeated three times to improve the reliability of the results. Machinability was then evaluated based on the surface topography of the machined surfaces, the cutting forces during machining, tool wear, and the characteristics of the generated chips. Based on this data, recommendations were developed regarding which methods and cutting conditions are most suitable for machining this material.