ZUŻYCIE OSTRZY Z RÓŻNYCH MATERIAŁÓW NARZĘDZIOWYCH PODCZAS WSPOMAGANEGO LASEROWO PROCESU TOCZENIA TWARDEJ CERAMIKI Si 3 N 4

Transkrypt

1 KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN ODDZIAŁ W POZNANIU Vol. 28 nr 2 Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 28 MARIAN JANKOWIAK ZUŻYCIE OSTRZY Z RÓŻNYCH MATERIAŁÓW NARZĘDZIOWYCH PODCZAS WSPOMAGANEGO LASEROWO PROCESU TOCZENIA TWARDEJ CERAMIKI Si 3 N 4 W artykule przedstawiono wpływ temperatury nagrzewanej laserowo warstwy skrawanej ceramiki technicznej Si 3 N 4 na zużycie ostrzy wykonanych z różnych materiałów narzędziowych: polikrystalicznego diamentu, powlekanych węglików spiekanych oraz ceramiki narzędziowej. Wykazano, że temperatura warstwy skrawanej ceramiki Si 3 N 4 w warunkach laserowego wspomagania toczenia (LAM) istotnie wpływa na zużycie badanych ostrzy. Wzrost tej temperatury poprawia skrawność ostrzy wykonanych z niektórych materiałów narzędziowych. Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że ostrza z powlekanego węglika spiekanego, stosowane w określonych warunkach LAM, mogą być ekonomicznie uzasadnioną alternatywą dla drogich ostrzy z polikrystalicznego diamentu. Słowa kluczowe: laserowe wspomaganie toczenia, twarda ceramika techniczna, zużycie ostrzy 1. WPROWADZENIE Coraz więcej nowych wyrobów wytwarza się z trudno obrabialnych materiałów, takich jak: stopy tytanu, stopy niklu, ceramika specjalna, materiały kompozytowe. Przykładem takiego materiału trudno skrawalnego może być twarda ceramika techniczna Si 3 N 4, która z powodu małej gęstości, dobrej odporności na zużycie i korozję oraz żaroodporności znajduje zastosowanie zarówno w budowie maszyn, jak i w medycynie. Wytwarza się z niej łożyska, zawory, wirniki, narzędzia skrawające, sztuczne stawy biodrowe [16]. Te elementy wymagają często zabiegów obróbki dokładnej w celu uzyskania wysokiej jakości powierzchni obrobionej i tolerancji wymiarowej. Obróbka skrawaniem przedmiotów ceramicznych jest bardzo trudna [4 13, 15 17, 2 23] z powodu jej dużej twardości, ścierności i kruchości. Obecnie szlifowanie ściernicami diamentowymi jest najpowszechniej stosowanym sposobem wykonywania precyzyjnych elementów ceramicznych, lecz jest to stosunkowo kosztowna metoda. Dr inż. Instytut Technologii Mechanicznej Politechniki Poznańskiej. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach jako projekt badawczy.

2 17 M. Jankowiak Doskonalenie procesów obróbki wiórowej i ściernej zmierza do opracowania i wprowadzenia do praktyki coraz efektywniejszych jej sposobów i odmian pod względem uzyskiwanej wydajności produkcji, dokładności i jakości wyrobów, a także ponoszonych nakładów. Jednym z takich rozwiązań, zwiększającym produktywność, jest obróbka na gorąco (hot machining), polegająca na nagrzewaniu przedmiotu obrabianego strumieniem plazmy [22] lub lasera [1 21], a niekiedy prądami dużej częstotliwości. Wśród tych metod nagrzewanie promieniem lasera ma rozstrzygającą zaletę w stosunku do pozostałych: można je kontrolować; nie tylko jego moc, ale także kształt, wymiary i położenie plamki promieniowania laserowego. Dlatego obecnie rozwijaną i badaną metodą obróbki twardej ceramiki Si 3 N 4 jest tzw. laserowe wspomaganie obróbki (LAM), które jest hybrydowym procesem skrawania polegającym na nagrzewaniu materiału obrabianego za pomocą promienia lasera i skrawaniu zmiękczonej warstwy wierzchniej ostrzami ze zdefiniowaną krawędzią skrawającą. W tej metodzie skrawania trwałość ostrzy jest znacznie większa w porównaniu ze skrawaniem tradycyjnym [3 14, 17 21]. Z uwagi na obiecujące wyniki badań laserowe wspomaganie skrawania jest rozwijane w wielu ośrodkach naukowych na świecie, także w Zakładzie Obróbki Skrawaniem Politechniki Poznańskiej. 2. CEL, ZAKRES I TECHNIKA BADAŃ Celem badań było określenie wpływu temperatury warstwy skrawanej nagrzewanej laserowo ceramiki Si 3 N 4 na zużycie ostrzy skrawających wykonanych z różnych materiałów narzędziowych. Badania prowadzono dla stałych parametrów skrawania: v c = 1 m/min, f =,4 mm/obr, a p =,5 mm. Warstwę skrawaną nagrzewano promieniem lasera CO 2 (TLF 26t TRUMPF) o średnicy d l = 6 mm do temperatury z zakresu θ 2 = 11 15ºC. Materiałem obrabianym podczas badań były tulejki o wymiarze Ø14 4,5 14 mm z twardej ceramiki technicznej Si 3 N 4 (>96%) produkcji Norton Dias (Republika Czeska), wykonane w technologii HIPSN, o następujących właściwościach (wg producenta): gęstość 3,23 g/cm 3, wielkość ziarna (d 5) <1 µm, mikrotwardość HV,1, moduł sprężystości E 3,2 1 5 MPa. Tulejki mocowano w precyzyjnym uchwycie samocentrującym tokarki bez podpierania kłem. Na ostrza skrawające zastosowano płytki wymienne: TPGN1134 z narożem z polikrystalicznego diamentu KD1 produkcji Kennametal (USA),

3 Zużycie ostrzy z różnych materiałów narzędziowych SNMG 1248 MS z drobnoziarnistego węglika wolframu KC551 powlekanego TiAlN (metodą PVD), produkcji Kennametal (USA), SNMG 1248 MS z drobnoziarnistego węglika wolframu KC5525 ze zwiększoną zawartością kobaltu, powlekanego TiAlN (metodą PVD), SNGN 1278T 22 z ceramiki tlenkowej (Al 2 O 3 + ZrO 2 ) AC5 produkcji Kennametal (USA), SNGN 1248T 22 z ceramiki mieszanej (Al 2 O 3 + TiCN) MC2 produkcji Kennametal Hertel (USA). Badania wykonano na stanowisku laserowym Zakładu Obróbki Skrawaniem Instytutu Technologii Mechanicznej Politechniki Poznańskiej (rys. 1). Rys. 1. Widok strefy skrawania nagrzewanej laserowo Fig. 1. View of turning zone area heated via laser Temperaturę powierzchni obrabianej mierzono termometrami (pirometrami) serii Marathon firmy Raytek, o rozdzielczości optycznej 3:1, przeznaczonymi do zdalnego pomiaru temperatury, działającymi na zasadzie detekcji promieniowania podczerwonego. W celu uzyskania stałej w trakcie danego eksperymentu temperatury warstwy skrawanej opracowano specjalny program komputerowy umożliwiający wykonanie tego zadania. Program regulacji temperatury jest aplikacją napisaną dla komputerów klasy PC. Działa on pod kontrolą systemu Windows i współpracuje z programem DataTempMultidrop obsługującym pirometr Raytek. Początkowo materiał był podgrzewany do zadanej temperatury, mierzonej za pomocą pirometru, a układ regulacji utrzymywał zadaną temperaturę dzięki zmianom mocy lasera, działał na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Schemat działania systemu zaprezentowano na rys. 2. Układ w czasie rzeczywistym odczytywał temperaturę dostarczaną z programu pomiarowego, następnie przetwarzał ją i określał wyjściową moc lasera. Informacja ta była prze-

4 172 M. Jankowiak syłana jako liczba 8-bitowa poprzez port COM do układu sterującego mocą, który przetwarzał ją na wartość analogową i w tej postaci przesyłał do lasera. Pirometr Odczyt temperatury za pomocą programu Multidrop Ustawienia programu Moduł regulacji Układ sterujący mocą lasera Laser Rys. 2. Schemat działania systemu regulacji temperatury Fig. 2. Scheme of temperature system control operation Wyniki badań wpływu temperatury warstwy skrawanej na zużycie ostrzy z polikrystalicznego diamentu pokazano na rys. 4. Widać, że zużycie ostrzy monotonicznie maleje wraz ze wzrostem temperatury θ 2, do jakiej nagrzewano usuwaną warstwę skrawaną, i osiągało minimum wartości VB c w zakresie temperatury θ 2 = 14 15ºC. Tym samym potwierdzono wyniki uzyskane w innych pran v f Β Θ 2 v fl Α Θ o Rys. 3. Miejsca pomiaru temperatury przedmiotu obrabianego podczas LAM Fig. 3. The place of workpiece temperature measured during LAM Miejsca pomiarów temperatury w omawianych badaniach przedstawiono na rys. 3. Pomiar temperatury θ w punkcie A padania promienia laserowego na powierzchnię obrabianą był podyktowany koniecznością kontroli maksymalnej dopuszczalnej temperatury, powyżej której stwierdzono odparowywanie ceramiki Si 3 N 4. Za taką temperaturę przyjęto θ = 2 C. Punkt pomiaru B, oddalony kątowo od punktu A o 9, leżący w płaszczyźnie przechodzącej przez oś promienia laserowego i prostopadłej do osi toczonego przedmiotu, jest miejscem, w którym znajduje się naroże ostrza skrawającego w warunkach LAM, a temperatura θ 2 jest temperaturą regulowaną. 3. WYNIKI BADAŃ I ICH ANALIZA

5 Zużycie ostrzy z różnych materiałów narzędziowych cach [16 2]. Temperatura θ 2 12ºC jest zbyt niska, aby dostatecznie zmiękczyć materiał obrabiany, stąd zużycie ostrzy w tych warunkach jest stosunkowo duże. VB c[mm],3 5,15,1 Si 3N 4 (2125HV,1), KD1 v c = 1 m/min, a p =,5 mm, f =,4 mm/obr, d l = 6mm, l f = 2mm, t s = 2,2min, Θ 2 [ o C] Rys. 4. Zużycie ostrzy PKD (KD1) dla różnych wartości temperatury warstwy skrawanej Fig. 4. Polycrystalline diamond (PCD-KD1) wedge wear for various temperature of cut Badania zużycia ostrzy z PKD (KD1) w czasie skrawania prowadzono dla rożnych wartości temperatury nagrzewania: θ 2 = 12 C, 13 C, 14 C (rys. 5). Wyniki badań w temperaturach skrajnych zostały odrzucone, ponieważ w temperaturze θ 2 = 11 C zużycie VB c ostrza było zbyt duże, natomiast w temperaturze θ 2 = 15 C różnica temperatury między θ a θ 2 była zbyt duża, co groziło stopieniem materiału ceramicznego podczas skrawania. Przebieg VB c (t s ) potwierdził, że w badanym zakresie temperatury i czasu skrawania najmniejsze wartości zużycia ostrzy z polikrystalicznego diamentu występują dla temperatury warstwy skrawanej θ 2 = 14 C. Na rysunku 5 widać także, że temperatura obróbki θ 2 = 12 C jest zbyt mała dla toczenia twardej ceramiki technicznej, ponieważ już po pierwszym przejściu wskaźnik zużycia ostrza VB c =,11 mm i rośnie intensywnie z czasem skrawania.

6 174 M. Jankowiak VB c[mm],18,16,14,12,1,8,6,4,2,56 VB c =,5t Θ s 2 = 12 o C R 2 =,989,48 VB c =,29t s Θ 2 = 13 o C R 2 =,984,46 VB c =,24t s Θ 2 = 14 o C R 2 =, t s [min] 12 Rys. 5. Wskaźnik VB c zużycia ostrzy diamentowych (KD1) w czasie skrawania t s dla różnych wartości temperatury θ 2 Fig. 5. Course of VB c diamond (KD1) wedge wear indicator during time of turning t s for various value of θ 2 temperature a) b) c) Rys. 6. Obrazy zużycia ostrzy KD1 po toczeniu w temperaturze: a) θ 2 = 12 C, b) θ 2 = 13 C, c) θ 2 = 14 C, v c = 1 m/min, f =,4 mm/obr, a p =,5 mm, t s = 11 min Fig. 6. KD1 wedge picture after turning in temperature: a) θ 2 = 12 C, b) θ 2 = 13 C, c) θ 2 = 14 C, v c = 1 m/min, f =,4 mm/rev, a p =,5 mm, t s = 11 min Na rysunku 6 przedstawiono zdjęcia ostrzy po skrawaniu ceramiki nagrzanej do różnej temperatury, po czasie skrawania t s = 11 min. Analizując zamieszczone zdjęcia, stwierdzono, że zużycie ostrzy w wyniku hybrydowego toczenia twardej ceramiki technicznej Si 3 N 4 ma postać zużycia ściernego, prawdopodobnie również adhezyjnego i dyfuzyjnego [16].

7 Zużycie ostrzy z różnych materiałów narzędziowych ,6,5 Si 3N 4 (2125HV,1), KC551 a p =,5 mm, f =,4 mm/obr l f = 2 mm, v c = 1 m/min,4,3, Θ 2 [ o C] Rys. 7. Zużycie ostrzy z powlekanego węglika spiekanego KC551 dla różnych wartości temperatury θ 2, t s = 2,2 min Fig. 7. Coated cemented carbide KC551 wedge wear for various temperatures θ 2, t s = 2.2 min 1,9,8,7,6,5,4,3,1 Si 3N 4 (2125HV,1), KC5525 a p =,5 mm, f =,4 mm/obr l f = 2 mm, v c = 1 m/min Θ 2 [ o C] Rys. 8. Zużycie ostrzy z powlekanego węglika spiekanego KC5525 dla różnych wartości temperatury θ 2, t s = 2,2 min Fig. 8. Coated cemented carbide KC5525 wedge wear for various temperatures θ 2, t s = 2.2 min Wyniki badań wpływu temperatury nagrzewania warstwy skrawanej ceramiki Si 3 N 4 na zużycie ostrzy z powlekanych węglików spiekanych i ceramiki narzędziowej przedstawiono na rys Dla większości badanych materiałów narzędziowych wzrost temperatury θ 2 powoduje zmniejszenie zużycia ostrza skrawającego, przy czym temperatura odpowiadająca najmniejszej wartości zużycia jest zależna od zastosowanego ostrza. Odstępstwem od tej zasady jest ostrze z ceramiki mieszanej MC2 (rys. 9), dla którego wzrost temperatury warstwy skrawanej powoduje wzrost jego zużycia. Ta właściwość ostrza sprawia, że jest ono nieprzydatne do skrawania ze wspomaganiem laserowym.

8 176 M. Jankowiak Ceramika narzędziowa MC2 nagrzewana do temperatury 13ºC nie wykazuje zmian wartości zużycia (VB c,6 mm), powyżej tej temperatury zużycie monotonicznie rośnie. 1,8 Si 3N 4 (2125HV,1), MC2 a p =,5 mm, f =,4 mm/obr l f = 2 mm, v c = 1 m/min,6, Θ 2 [ o C] Rys. 9. Zużycie ostrzy z ceramiki MC2 dla różnych wartości temperatury θ 2, t s = 2,2 min Fig. 9. Ceramics MC2 wedge wear for various temperatures θ 2, t s = 2.2 min 1,6 1,4 1,2 1,8,6,4 Si 3 N 4 (2125HV,1 ), AC5 a p =,5 mm, f =,4 mm/obr l f = 2 mm, v c = 1 m/min Θ 2 [ o C] Rys. 1. Zużycie ostrzy z ceramiki AC5 dla różnych wartości temperatury θ 2, t s = 2,2 min Fig. 1. Ceramics AC5 wedge wear for various temperatures θ 2, t s = 2.2 min Zużycie ostrza AC5 w temperaturze 13ºC było najmniejsze i trzykrotnie mniejsze niż w temperaturze pokojowej (rys. 1). Zużycia ostrzy z materiałów ceramicznych w porównaniu z ostrzami z węglików spiekanych było bardzo duże i ostrza te zostały sklasyfikowane jako niewytrzymujące tak trudnych warunków pracy.

9 Zużycie ostrzy z różnych materiałów narzędziowych ,6,5,4,3,1 Si 3 N 4 (2125HV,1 ) v c = 1 m/min a p =,5 mm, f =,4 mm/obr l f = 2 mm d l = 6 mm KC551 Θ 2 =15ºC KC5525 Θ 2 =14ºC AC5 Θ 2 =13ºC MC2 Θ 2 =12ºC Rys. 11. Porównanie zużycia ostrzy z węglików i z materiałów ceramicznych po jednym przejściu w temperaturach θ 2, w których zużycie było najmniejsze, t s = 2,2 min Fig. 11. Comparison of cemented carbides and ceramics wedge wear after one tool pass, for the least wedge wear temperatures θ 2, t s = 2.2 min,4,3 Θ 2 = 13 ºC Θ 2 = 14 ºC,41 VB c =,66 t s R 2 =,996,86 VB c =,54 t s R 2 =,999 Si 3 N 4 (2125HV,1 ) KC551 v c = 1 m/min a p =,5 mm, f =,4 mm/obr l f = 2 mm,,1 Θ 2 = 15 ºC VB c =,9 t s 1,48 R 2 =, t s [min] Rys. 12. Przebieg zużycia ostrzy z węglików (KC551) w czasie skrawania z różnymi wartościami temperatury θ 2 Fig. 12. Course of cemented carbide (KC551) wedge wear during time of turning for various values of θ 2 temperature Przedstawione na rys. 11 porównanie najmniejszych uzyskanych wartości zużycia VB c badanych ostrzy wykazało, że jedynie ostrza z węglików (KC551 i KC5525) mogą być przydatne do toczenia twardej ceramiki Si 3 N 4 w wysokiej temperaturze skrawania towarzyszącej laserowemu wspomaganiu skrawania.

10 178 M. Jankowiak Szczególnie dobrą skrawność wykazały ostrza KC551, których zużycie po pierwszym przejściu (t s = 2,2 min) ma taką samą wartość jak zużycie ostrza z polikrystalicznego diamentu (rys. 5). Wyniki badań przedstawione na rys. 12 pokazują, że najmniejsze zużycie ostrzy KC551 w badanym przedziale czasu skrawania wystąpiło, gdy temperatura nagrzewania θ 2 = 14ºC, i po 11 min pracy wyniosło,17 mm, a więc około dwukrotnie więcej niż w tych samych warunkach zużycie ostrza z polikrystalicznego diamentu Zużycie ostrzy KC551 w temperaturze θ 2 = 13 14ºC miało charakter zużycia ściernego (rys. 13a, b), natomiast temperatura 15ºC była już zbyt duża dla danego ostrza i po 6 min skrawania zużycie miało postać dyfuzyjno- -adhezyjną z wyraźnym przegrzaniem, widocznym na zdjęciu jako złotawe przebarwienia (rys. 13c). a) b) c) Rys. 13. Obrazy zużycia naroży badanych ostrzy KC551 po toczeniu z nagrzewaniem laserowym: a) θ 2 = 13ºC; b) θ 2 = 14ºC; c) θ 2 = 15ºC; v c = 1 m/min, f =,4 mm/obr, a p =,5 mm, t s = 11 min Fig. 13. KC551 wedge wear picture after turning in laser heating: a) θ 2 = 12 C, b) θ 2 = 13 C, c) θ 2 = 14 C; v c = 1 m/min, f =.4 mm/rev, a p =.5 mm, t s = 11 min Przebieg zużycia w czasie dla KC5525 (rys. 14) wyglądał podobnie jak w przypadku KC551. Również tutaj temperatura 12 i 13ºC okazała się zbyt niska i występowało intensywne zużywanie się ostrzy. Zużycie ostrzy przyjmowało wówczas formę zużycia ściernego (rys. 15a, 15b). Temperatura 14ºC była najkorzystniejsza, zużycie ostrza było najmniejsze, widoczne są jednak pierwsze oznaki przegrzania (rys. 15c). Ostrze to w porównaniu z KC551 po 11 min wykazywało zużycie trzykrotnie większe i zostało zakwalifikowane jako ostrze o gorszej skrawności.

11 Zużycie ostrzy z różnych materiałów narzędziowych ,8 Θ 2 = 12 ºC VB c =11t s 1,16 R 2 =,998 Si 3 N 4 (2125HV,1 ), KC5525 v c = 1 m/min, a p =,5 mm, f =,4 mm/obr l f = 2 mm,,6,4 Θ 2 = 13 ºC,34 VB c =,478t s R 2 =,995 Θ 2 = 14 ºC,9 VB c=,64t s R 2 = 1, t s [min] 12 Rys. 14. Przebieg zużycia ostrzy KC5525 w czasie skrawania z różnymi wartościami temperatury θ 2 Fig. 14. Course of cemented carbide (KC5525) wedge wear during time of turning for various values of θ 2 temperature a) b) c) Rys. 15. Obrazy zużycia naroży badanych ostrzy KC5525 podczas toczenia z nagrzewaniem laserowym: a) θ 2 = 12ºC; b) θ 2 = 13ºC; c) θ 2 = 14ºC; v c = 1 m/min, f =,4 mm/obr, a p =,5 mm, t s =11 min Fig. 15. KC5525 wedge wear picture after turning in laser heating: a) θ 2 = 12 C, b) θ 2 = 13 C, c) θ 2 = 14 C; v c = 1 m/min, f =.4 mm/rev, a p =.5 mm, t s = 11 min Porównując efektywność ekonomiczną ostrzy z powlekanego węglika spiekanego KC551 oraz polikrystalicznego diamentu KD1, przyjąwszy za kryterium stępienie ostrzy VB c =,1 mm (rys. 16), stwierdzono, że ostrzem KC551 można usunąć e v = 27 mm 3 materiału obrabianego przypadającego na jednostkowy koszt narzędziowy, natomiast w przypadku stosowania ostrzy diamentowych objętość jednostkowa e v 2 mm 3. Decydujące znaczenie w tej relacji efektywności ma wysoka cena ostrzy z PKD. Wynika stąd, że ostrze z powlekanych węglików spiekanych KC551 może być, uzasadnioną ekonomicznie, alternatywą dla drogich ostrzy z polikrystalicznego diamentu.

12 18 M. Jankowiak,18,16,14,12,1,8,6,4,2 Si 3 N 4 (2125HV,1), v c = 1 m/min a p =,5 mm, f =,4 mm/obr l f = 2 mm, Θ 2 = 14 C WS KC551 PKD KD1 VB c =,5t s,56 R 2 =,996 VB c=,23t s,45 R 2 =, t s [min] 12 Rys. 16. Przebieg zużycia ostrzy KC551 i z polikrystalicznego diamentu (KD1) w czasie toczenia ze wspomaganiem laserowym Fig. 16. Course of cemented carbide (KC551) and polycrystalline diamond wedge wear during time of laser assisted turning 4. WNIOSKI KOŃCOWE Na podstawie przeprowadzonych badań własnych i analizy literatury sformułowano wnioski końcowe: 1. Stwierdzono, że w badanym zakresie wzrost temperatury nagrzewanej warstwy skrawanej twardej ceramiki technicznej Si 3 N 4 podczas wspomaganego laserowo toczenia wpływa na zmniejszenie zużycia ostrzy z większości badanych materiałów narzędziowych. 2. Najlepszą skrawność, określoną wskaźnikiem zużycia ostrza VB c, spośród materiałów narzędziowych badanych podczas toczenia w warunkach LAM stwierdzono dla ostrzy z polikrystalicznego diamentu. Wśród innych badanych materiałów narzędziowych najlepszą skrawność wykazały ostrza z powlekanych węglików spiekanych KC551. W porównaniu z ostrzem z PKD stosowanym w tych samych warunkach skrawania i nagrzewania zużycie ostrza z węglika miało około dwukrotnie większą wartość przy stukrotnie mniejszym koszcie naroża ostrza. Wynika stąd, że ostrze z powlekanych węglików spiekanych KC551 może być, uzasadnioną ekonomicznie, alternatywą dla drogich ostrzy z polikrystalicznego diamentu. 3. Nieprzydatne do toczenia twardej ceramiki technicznej Si 3 N 4 w warunkach LAM okazały się ostrza z ceramiki tlenkowej MC2 i mieszanej AC5.

13 Zużycie ostrzy z różnych materiałów narzędziowych LITERATURA [1] Byrne G., Dornfeld D., Denkena B., Advancing cutting technology, Annals of the CIRP, 23, vol. 52/2, s [2] Chih-Wei Chang C.-W., Chun-Pao Kuo C.-P., Evaluation of surface roughness in laserassisted machining of aluminium oxide ceramics with Taguchi method, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 27, vol. 47, s [3] Chryssolouris G., Anifantis N., Kariagannis S., Laser assisted machining: an overviev, Manuf. Sci. Eng., 1997, 119, s [4] Jankowiak M., Machinability of the Si 3 N 4 hard ceramics during laser assisted turning, w: Proceedings of 8 th International Conference TECHNOLOGY 23, Bratislava, s [5] Jankowiak M., Influence of Si 3 N 4 ceramics laser heating conditions on wear of wedges and roughness of machined surface in hybrid turning, w: Proceedings of 9 th International Conference TECHNOLOGY 25, Bratislava, s [6] Jankowiak M., Bartkowiak K., Machinability of laser heated silicon nitride ceramics during turning process, w: Proceedings of the 25 th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics ICALEO 26, October 3 November 2, Scottsdale, AZ, USA, s [7] Jankowiak M., Kawalec M., Nowak I., Grabchenko A.I., Wear of superhard wedges in hybrid turning of hard technical ceramics, Rezanie i instrument v tehnologičeskih sistemah, 22, 61, s [8] Jankowiak M., Nowak I., Influence of laser heating conditions of ceramics Si 3 N 4 on wear of diamond wedges, w: Zbirnik naukovih statej, Har kiv NTU KhPI, 26, vol. 1, s [9] Jankowiak M., Zużycie ostrzy skrawających podczas toczenia ceramiki Si 3 N 4 nagrzewanej laserowo, w: X Jubileuszowy Kongres Eksploatacji Urządzeń Technicznych. Materiały konferencyjne, Stare Jabłonki, 6 9 IX 25, Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom 25, s [1] Jankowiak M., Laserowe wspomaganie toczenia twardej ceramiki Si 3 N 4, w: Wybrane zagadnienia obróbek skoncentrowaną wiązką energii, red. M. Styp-Rekowski, Bydgoszcz, BTN 23, s [11] Kawalec M., Jankowiak M., Nowak I., Machinability of Si 3 N 4 technical ceramics with laser heating of machined zone, Rezanie i instrument v tehnologičeskih sistemah, 2, 57, s [12] Kawalec M., Jankowiak M., Nowakowski Z., Twardowski P., Rybicki M., Hard machining of steel and technical ceramics, w: 1 st Jubilee Scientific Conference Manufacturing Engineering in Time of Information Society, Gdańsk, 1 st 2 nd June 26, Department of Manufacturing Engineering and Automation, Gdansk University of Technology, s [13] Konig W., Zaboklicki A., Laserunterstutzte Drehbearbeitunug von Siliziumnitrid Keramik, VDI-Z, 1993, 135, 6, s [14] König W., Zaboklicki U., Laser-assisted hot machining of ceramics and composite materials. Machining of Advanced Materials, NIST Special Publication, 1993, vol. 847, s [15] Lei S., Shin Y.C., Incropera F.P., Deformation mechanisms and constitutive modeling of silicon nitride undergoing laser-assisted machining, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2, vol. 4, s [16] Lei S., Shin Y.C., Incropera F.P., Experimental investigation of thermo-mechanical characteristics in laser-assisted machining of silicon nitride ceramics, ASME J. Manuf. Sci. Eng., 21, 123, s [17] Pfefferkorn F.E., Shin Y.C., Tian Y., Incropera F.P., Laser assisted machining of magnesia-partially-stabilized zirconia, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 24, vol. 126, s [18] Rebro P., Shin Y.C., Design of operating conditions for crackfree laser-assisted machining of mullite, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 24, vol. 44, s

14 182 M. Jankowiak [19] Rebro P., Shin Y.C., Incropera F.P., Laser-assisted machining of reaction sintered mulite ceramics, ASME J. Manuf. Sci. Eng., 22, 124, s [2] Shin Y.C., Lei. S., Pfefferkorn F.E., Rebro P., Rozzi J.C., Laser-assisted machining: ist potential and future, Machining Technology, 2, vol. 11, 3, s [21] Tian Y., Shin Y.C., Thermal modeling for laser-assisted machining of silicon nitride ceramics with complex features, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 26, 128 (2), s [22] Uehara K., Takeshita H., Cutting ceramics with technique of hot machining, Annals of the CIRP, 1986, 35/1, s [23] Uhlmann E., Rabe H., Bublath B., Brűcher M., Drehen von Keramiken mit Diamantwerkzeugen, 2, IDR 34, 2, s [24] Wang Z.Y., Rajurkar K.P., Marugappan M., Cryogenic PCBN turning of ceramic (Si 3 N 4 ), Wear, 1996, vol. 195, s Praca wpłynęła do Redakcji Recenzent: prof. dr hab. Włodzimierz Waligóra WEDGE WEAR OF VARIOUS TOOL MATERIALS DURING LASER ASSISTED TURNING OF HARD CERAMICS Si 3 N 4 S u m m a r y In the paper there was presented influence of technical ceramics Si 3 N 4 cutting temperature heated by laser, on wedge wear made of various tool materials: polycrystalline diamond (PCD), coated cemented carbides and tool ceramics. The result of the experiment showed that cut temperature of technical ceramic Si 3 N 4 in LAM conditions had a significant influence on wedge wear. Increase of temperature improves tool cutting ability of some edges. The experimental results allow to state that wedges coated with cemented carbides used in determinated conditions of laser assisted turning can be economical alternative for expensive policristalline diamond wedges. Key words: laser assisted turning, hard technical ceramic, wedge wear