Hostname: page-component-74656f9884-npj9w Total loading time: 0 Render date: 2026-11-10T03:49:48.090Z Has data issue: false hasContentIssue false

Experiments in the Machining of Ice at Negative Rake Angles

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

D.K. Lieu
Affiliation:
Sperry Corporation, Santa Clara, California 95051, U.S.A.
C.D. Mote Jr.
Affiliation:
Department of Mechanical Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, U.S.A.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

The cutting force components and the cutting moment on the cutting tool were measured during the orthogonal machining of ice with cutting tools inclined at negative rake angles. The variables included the cutting depth (< 1 mm), the cutting speed (0.01 ms−1 to 1 ms−1), and the rake angles (–15° to –60°). Results of the experiments showed that the cutting force components were approximately independent of cutting speed. The resultant cutting force on the tool was in a direction approximately normal to the cutting face of the tool. The magnitude of the resultant force increased with the negative rake angle. Photographs of ice-chip formation revealed continuous and segmented chips at different cutting depths.

Résumé

Résumé

Les composantes de la force coupante, et le moment de coupe de l’outil tranchant ont été mesurés dans des essais en machine orthogonale. Les variables comprennent la profondeur de coupe (< 1 mm), la vitesse de coupe (0,01 ms−1 à 1 ms−1 et les angles de raclage (– 15° a –60°). Les résultats des expériences ont montré que les composantes de la force de coupe était approximativement indépendante de la vitesse de coupe. La force de coupe résuhante sur l’outil était dans une direction approximativement normale a la face coupante de l’outil. L’ordre de grandeur de la force résultante s’accroit avec l′angle négatif de raclage. Des photographies de la formation de copeaux de glace montrent lʼexistence de copeaux continus et de copeaux segmentés a différentes profondeurs de coupe.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Komponenten der Schnittkraft und das Schnittmoment am Schneidewerkzeug wurden in orthogonalen Bearbeitungsversuchen gemessen. Als Variable wurden die Schnittiefe (<1 mm), die Sehneidegeschwindigkeit (0,01 ms−1 bis l ms−1) und die Anstellwinkel (– 15° bis – 60°) eingeführt. Die Versuchsergebnisse zeigten, dass die Komponenten der Schnittkraft annähernd unabhängig von der Schneidegeschwindigkeit waren. Die resultierende Schnittkraft am Werkzeug war ungefähr senkrecht zur Schnittfront des Werkzeugs gerichtet. Die Grösse der Resultante wuchs mit dem negativen Anstellwinkel. Photographien der Eisspanbildung zeigten fortlaufende und unterbrochene Späne bei verschiedenen Schnitttiefen.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1984
Figure 0

Fig.1. Schematic of machining experiments.

Figure 1

Table I. Force and Moment Repeatability

Figure 2

Fig.2. Continuous ice chip. β = 45°, l = 38 μm, v = 15 mm s−1.

Figure 3

Fig.3. Segmented ice chip, β = 45°, l = 200 µm, v = 15 mm s−l

Figure 4

fig. 4. Dependence of force fn upon cutting depth.

Figure 5

fig. 5. Dependence of force ft upon cutting depth.

Figure 6

fig. 6. Dependence of force fn upon cutting speed.

Figure 7

fig. 7. Dependence of force ft upon cutting speed.

Figure 8

fig. 8. Dependence of force fn upon edging angle.

Figure 9

fig. 9. Dependence of force ft upon edging angle.

Figure 10

Table II. Direction of the Resultant Force