Performance of ISO P and ISO S carbide tools in hard turning of AISI 4140 under dry and MQL conditions

Abstract

The literature review shows few studies concerning the turning of hardened steels using carbide tools. A research in this case can provide a better understanding and an option of inserts with less cost than usually applied ceramic and CBN (cubic boron nitride) inserts. Thus, the objective is to investigate the tool-life of ISO P and ISO S grade coated carbide inserts and average roughness (Ra) of the machined surface generated with these tools in the hard turning of AISI 4140 steel under dry and minimum-quantity of lubrication (MQL) conditions. Comparing the ISO P and ISO S grades tool life in two different cutting speed levels (60 and 120 m/min), the higher cutting speed generated the lowest Ra values. Relating the lubri-cooling conditions, dry turning resulted in lower Ra values. When the tool nose wear does not change during the passes, the Ra remains constant. In addition, ISO S grade coated carbide insert has shown a possibility for this hard turning due to the low tool nose wear at a relatively high cutting speed.

La revisión de la literatura muestra que existen pocos estudios sobre el torneado de los aceros endurecidos utilizando herramientas de metal duro. Una investigación en este caso puede proporcionar una mejor comprensión y la opción de reducir costo es usando los insertos de cerámica y CBN (nitruro de boro cúbico). Por tanto, el objetivo es investigar la vida útil de insertos de metal duro con recubrimiento calidades ISO P e ISO S y la rugosidad media (Ra) de la superficie mecanizada con estas herramientas en el torneado duro del acero AISI 4140 en las condiciones en seco y con una cantidad mínima de lubricante (MQL). En la comparación de la vida de las herramientas ISO P e ISO S en dos niveles de velocidades de corte (60 y 120 m/min), para la mayor velocidad de corte se generaron los valores más bajos de Ra. Al relacionar las condiciones de lubri-refrigeración, los valores más bajos de Ra resultaron con el torneado en seco. Cuando el desgaste de la punta de la herramienta no cambia durante los pases, el valor de Ra permanece constante. Además, el inserto de metal duro con recubrimiento calidad ISO S ha mostrado la posibilidad de usar en el torneado duro debido al bajo desgaste de la punta de la herramienta en una velocidad de corte relativamente alta.