Identification of the impact of tool coating on the surface microroughness in turning of hardened steel

This paper reports on the use of wavelets to identify the quality of tool coating. Both coated and uncoated tools were experienced in hard turning (PCBN tools).The idea is to assess the correlation between the changes in tool microtopography and the surface microroughness. The discrete wavelet transform and entropy coefficient were developed to extract the features of the quality of tool coating. Different form and size of tool coating change was exhibited in different dynamic components and created specific mark of the coating on the machined surface.

Artykuł poświęcony jest zagadnieniu zidentyfikowania jakości powlekanych narzędzi i ich wpływu na mikrochropowatość powierzchni obrobionej. Badania przeprowadzono dla stali hartowanej i narzędzi z polikrystalicznego azotku boru (PCBN) (rys. 1). Narzędzia tego typu posiadają dużą twardość i uniwersalność stosowania [1-10]. Charakteryzują się jednak dużą kruchością, która sprawia, że krawędź skrawająca ostrzy PCBN ma duży promień zaokrąglenia, a narzędzia powlekane są cienkimi warstwami w celu identyfikacji zużycia. W badaniach pomierzono krawędź skrawającą (rys. 2) oraz jakość powierzchni obrobionej (rys. 3). W badaniach zastosowano dyskretną transformatę falkową (DWT) w celu dekompozycji sygnału podstawowego kształtu profilu powierzchni na składowe aproksymacji i szczegółów (rys. 4 i rys. 5) [11-12]. Zaproponowano metodykę oceny jakości krawędzi skrawającej (i stanu powłoki) ostrza współczynnikiem entropii [13], wyliczonym dla wybranych składowych dekompozycji w ujęciu całościowym oraz cząstkowym. Wyniki zestawionych współczynników entropii dla powierzchni stali hartowanej uzyskanej dla ostrzy bez powłoki, powlekanych niezużytych i o znacznym stopniu zużycia zestawiono na rysunkach 6 i 7. Wynika z nich, że nakładanie powłoki na ostrze nie tylko pozwala łatwiej zidentyfikować jego zużycie, ale zmienia też właściwości kontaktu ostrze-powierzchnia. Powierzchnia obrobiona ostrzem powlekanym o pewnym stopniu zużycia zmienia kształt podstawowy mikronierówności, co wynika z odwzorowania zarysu ostrza. Natomiast zawartość informacyjna sygnału w zakresie mikrochropowatości, zmierzona współczynnikiem entropii, zawierała się dla wszystkich przypadków ostrza zużytego w przedziale między ostrzem nowym powlekanym i niepowlekanym.