Machinability investigation and cost estimation during finish dry hard turning of AISI 4340 steel with untreated and cryo treated cermet inserts

Abstract

For higher tool life of cutting inserts cryogenic treatment is considered as the most prominent method but no substantial researches have been found concerning the impact of cryogenic treatment on cermet inserts especially in hard turning. Therefore, in the present experimental investigation, the comparative assessment of various responses such as cutting force, flank wear, crater wear, chip morphology and surface roughness were carried out during machining of hardened steel with both untreated and cryo treated cermet ins hard turning erts under dry cutting condition. Lastly, the input variables were optimized using Response surface methodology (RSM) to evaluate the tool life for the economic analysis. The experimental result demonstrated that the uncoated deep cryo treated with tempered cermet insert delivered better results in comparison to other cermet inserts. According to cost analysis, uncoated and deep cryo treated with tempered cermet insert was found to be the most economical among other cermet inserts at the optimum cutting condition.

Для збільшення тривалості роботи ріжучих пластин кріогенна обробка є найвідомішим методом, але ґрунтовних досліджень щодо впливу кріогенної обробки на металокерамічні вставки не виявлено, особливо при точінні твердих сплавів. Тому в даному експериментальному дослідженні порівняльну оцінку різних характеристик, таких як сила різання, знос по задній поверхні, знос у вигляді кратерів, морфологія стружки і шорсткість поверхні, проведено при механічній обробці загартованої сталі як з необробленими, так і з кріообробленими металокерамічними вставками в умовах сухого різання. Нарешті, вхідні змінні параметри було оптимізовано з використанням методології реакції поверхні, щоб оцінити тривалість роботи інструменту для економічного обґрунтування. Експериментальний результат показав, що глибока кріообробка без покриття загартованої металокерамічної вставки дає кращі результати порівняно з іншими металокерамічними вставками. Відповідно до аналізу витрат, виявлено, що загартована металокерамічна вставка без покриття та з глибокою кріообробкою є найбільш економічною серед інших металокерамічних вставок за оптимального режиму різання.

Для увеличения срока службы режущих пластин криогенная обработка считается наиболее известным методом, но фундаментальных исследований, касающихся воздействия криогенной обработки на металлокерамические вставки не было найдено, особенно при точении твердых сплавов. Поэтому в настоящем экспериментальном исследовании сравнительная оценка различных характеристик, таких как сила резания, износ по задней поверхности, износ в виде кратеров, морфология стружки и шероховатость поверхности, была проведена при обработке закаленной стали с необработанной и криообработанной металлокерамической вставкой в условиях сухой резки. Наконец, входные переменные были оптимизированы с использованием методологии реакции поверхности, чтобы оценить срок службы инструмента для экономического анализа. Результаты эксперимента показали, что глубокая криообработка без покрытия обработанной закаленной вставки из кермета дает лучшие результаты по сравнению с другими вставками из кермета. Согласно анализу затрат, было обнаружено, что закаленная вставка из кермета без покрытия с глубокой криообработкой является наиболее экономичной среди других вставок из кермета при оптимальных условиях резания.