Research on the cutting performance of self-lubricating tools with microtexture of the front and back surfaces

Zhang, Yan (avtor), Sun, Haodong (avtor), Li, Qi (avtor), Sun, Kaiming (avtor), Mou, Yuanjing (avtor), Zhang, Shihong (avtor)

A novel hexagonal microtexture is proposed to enhance the cutting performance of polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) tools. Three-dimensional models of both conventional and microtextured tools are developed, and the turning process is simulated using AdvantEdge finite element software. The effects of cutting force, temperature, and stress on tool performance are investigated. Additionally, microtextured turning tools are fabricated for orthogonal experiments to analyze the effects of different texture positions on cutting performance. When the tools with microstructures on both the rake and flank faces (T4) are used in conjunction with solid lubricants, the cutting force is reduced by 3 % to 7 %. Furthermore, implementation of microtextures decreases the friction coefficient, improves the surface quality of the workpiece, and enhance the tool’s wear resistance. Therefore, tools featuring microstructures on both the rake and flank faces, combined with solid lubricants, effectively enhance cutting performance.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: hexagonal microtexture, PCBN tools, turning, finite element simulation, solid lubricant integration
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2025
• Št. strani: 10 str.
• Številčenje: Vol. 71, no. 3/4
• PID: 20.500.12556/RUL-174432
• UDK: 621
• ISSN pri članku: 2536-3948
• DOI: 10.5545/sv-jme.2024.1181
• COBISS.SI-ID: 251406083
• Datum objave v RUL: 02.10.2025

Gradivo je del revije

• Naslov: Strojniški vestnik
• Skrajšan naslov: Stroj. vestn.
• Založnik: Fakulteta za strojništvo
• ISSN: 2536-3948
• COBISS.SI-ID: 294943232

Licence

• Licenca: CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
• Opis: To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik

Izvleček

Študija obravnava implementacijo nove šestkotne mikroteksture za izboljšanje rezalne učinkovitosti orodij iz polikristalnega kubičnega borovega nitrida (PCBN). Razviti so tridimenzionalni modeli običajnih orodij in orodij z mikroteksturo, postopek struženja pa je simuliran s programsko opremo za končne elemente AdvantEdge. Preučeni so vplivi rezalne sile, temperature in napetosti na zmogljivost orodja. Rezultati kažejo, da se pri uporabi orodij z mikrostrukturami na sprednji in zadnji rezalni površini v kombinaciji s trdnimi mazivi rezalna sila zmanjša za 3 % do 7 %. Poleg tega se zmanjša koeficient trenja, izboljša se kakovost površine obdelovanca in poveča se odpornost površine orodja proti obrabi. Posledično orodja z mikrostrukturami v kombinaciji s trdnimi mazivi učinkovito izboljšajo rezalno zmogljivost.

• Ključne besede: šestkotna mikrostruktura, orodja PCBN, struženje, simulacija končnih elementov, integracija trdnih maziv