Kovalenko Y. Efficiency of Finish Face Milling of Hardened Steel with a Tool Equipped with Polycrystalline Cubic Boron Nitride

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0825U001036

Applicant for

Specialization

  • 131 - Прикладна механіка

Specialized Academic Board

PhD 8193

Zhytomyr Polytechnic State University

Essay

The dissertation is dedicated to solving a relevant and important scientific and technical problem ‒ ensuring the efficiency of finish face milling of flat surfaces of hardened steel components with high hardness using tools equipped with polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) cutting inserts. The content of the dissertation research is presented in four chapters, in which the main results obtained through computer and mathematical modeling, experimental laboratory studies of the face milling process of hardened steel using PCBN tools are presented and substantiated. The introduction justifies the relevance of the dissertation topic, formulates the research objective, hypothesis, subject, and object of the study; specifies the research tasks; describes the methods of experimental research; and provides information on the scientific novelty and practical significance of the obtained results, their validation, and scientific publications related to the research area. The first chapter analyzes the features of machining hardened steels with face mills equipped with PCBN inserts of different groups, shapes, and geometries. It examines the current state of research on the machinability of hardened steels and available information sources regarding the use of PCBN tools in face milling of hardened steels at leading enterprises. The chapter highlights the force and temperature characteristics arising in the cutting process of high-hardness steels and their impact on the wear of cutting inserts. The key factors influencing tool wear include: cutter design features, geometry, shape, and type of cutting element attachment, workpiece material properties, and cutting parameters. The use of new materials, such as wear-resistant coatings on cutting inserts, ensures surface quality, reduces tool wear due to stable heat dissipation, and minimizes friction in the cutting zone. Based on the analytical review of the face milling process of hardened steels with PCBN tools, the machinability issues of high-hardness steels and the intensive wear of cutting elements are identified.

Research papers

1. Kovalenko Y. Mechanism and kinetics of PCBN tool wear during face milling of hardened steel. Scientific Journal of TNTU. Tern.: TNTU. 2025. Vol. 117. No 1. P. 87-97

2. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Ефективність фінішного фрезерування загартованих сталей інструментом з полікристалічного кубічного нітриду бору. Herald of Khmelnytskyi National University. Technical Sciences. 2025. Вип. 347(1), С. 486-495.

3. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Фінішне оброблення загартованої сталі при торцевому фрезеруванні інструментом із ПКНБ без покриттів та з покриттями TiSiN і TiAlN. Вісник Державного університету "Житомирська політехніка". Серія: Технічна інженерія. 2024. Вип. 94(2). С. 32-37

4. Чумак А.О., Мельнійчук Ю.О., Клименко С.А., Манохін А.С., Клименко С.Ан., Копєйкіна М.Ю., Осіпов О.С., Найденко А.Г., Полонський Л.Г., Коваленко Я.П. Працездатність різального інструменту, оснащеного ПКНБ групи BL, при швидкісній обробці загартованої сталі. Вісник Державного університету "Житомирська політехніка". Серія: Технічна інженерія. 2023. Вип. 91. С.17-25.

5. Коваленко Я.П., Мельничук П.П., Бойко І.А. Застосування методу скінчених елементів для пошуку шляхів оптимізації температурного поля при різанні інструментами із ПКНБ групи ВL. Вісник Державного університету "Житомирська політехніка". Серія: Технічна інженерія. Прикладна механіка. 2022. Вип. 2(90). С. 22-29

6. Коваленко Я.П., Мельничук П.П., Кирилович В.А. Оцінка технологічних та термобаричних особливостей механічної обробки загартованих сталей: опис явищ у контактній зоні різанням інструментами із ПКНБ групи BL. Технічна інженерія. Житомирська політехніка. 2022. Випуск 1(89). С. 27-31

7. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Практика використання ріжучого інструменту з ПКНБ групи BL при обробці загартованих сталей. Технічна інженерія, Фахове видання Державного університету "Житомирська політехніка", 2021, №1 (87). С. 21-27

8. Коваленко Я.П., Євглєвський С.С. Комп’ютерне моделювання силових характеристик при торцевому фрезеруванні загартованих сталей інструментом, що оснащений ріжучими пластинами із ПКНБ без покриттів та з покриттям. Тези Міжнародної науково-технічної конференції «Нові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженні», 11-12 грудня 2024. Одеса : Одеський національний морський університет, 2024. С.71-73

9. Коваленко Я.П. Властивості штампової сталі 4Х5МФС при обробці інструментом на основі кубічного нітриду бору зі зносостійким покриттям. Тези XI Всеукраїнської науково-технічної конференції «Сучасні технології у промисловому виробництві», 23-26 квітня 2024 року. Суми : Сумський державний університет, 2024. С.85-86

10. Коваленко Я.П. Зносостійкі покриття на основі Ti, Al та N різального інструменту. Тези 24 Міжнародного науково-технічного семінару "Сучасні питання виробництва та ремонту в промисловості і на транспорті", 26-27 березня 2024 року. Київ : АТМ України, 2024. С.61-62

11. Коваленко Я.П. Використання інструменту із надтвердих матеріалів для обробки загартованих сталей. Тези доповідей Дванадцятої конференції молодих вчених та спеціалістів, 19-20 жовтня 2023 року. Київ : ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2023. С.53-54

12. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Вплив трибологічних властивостей інструменту із ПКНБ групи BL на якість обробки загартованих сталей. Тези ІІI-ї Міжнародної науково-технічної конференції “Перспективи розвитку машинобудування та транспорту – 2023”, 1-3 червня 2023 року. Вінниця : ВНТУ, 2023. С. 97-98

13. Коваленко Я.П., Пілецький М.О. Трибологічні особливості процесу різання інструментами із надтвердих матеріалів на основі кубічного нітриду бору. Тези Всеукраїнської науково-практичної on-line конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених, присвяченої Дню науки "Перспективи розвитку машинобудівної інженерії та транспортних технологій", 16 травня 2023 року. Житомир : "Житомирська політехніка", 2023. С.63.

14. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Застосування лезових інструментів із синтетичних надтвердих матеріалів. Тези Всеукраїнської науково-практичної on-line конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених, присвяченої Дню науки, 26 травня 2022 року. Житомир : "Житомирська політехніка", 2022. С.18

15. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Особливості обробки загартованих сталей та оцінка режимів різання інструментом із ПКНБ групи BL. Тези ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Авіація, промисловість, суспільство», 12 травня 2022 року. Кременчук : Кременчуцький льотний коледж Харківського національного університету внутрішніх справ, 2022. С.215

16. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Ефективність процесів механічної обробки плоских поверхонь загартованих сталей інструментами із ПКНБ групи BL. Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку. Матеріали ХХ Міжнародної науково-технічної конференції. Краматорськ-Тернопіль. 1-3 вересня 2022. С. 100

17. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Силові характеристики термобаричних явищ, трибологічні властивості та механізми зношування інструментів з ПКНБ групи ВL при обробці загартованих сталей. Тези ХІ Всеукраїнської науково-технічної конференції «Процеси механічної обробки, верстати та інструмент», 5-6 листопада 2021 року. Житомир : "Житомирська політехніка", 2021. С.144

18. Коваленко Я.П., Мельничук П.П. Використання інструментальних матеріалів з ПКНБ групи BL для виготовлення деталей із загартованих сталей. Тези Всеукраїнської науково-практичної on-line конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених, присвяченої Дню науки, 11-15 травня 2021 року. Житомир : "Житомирська політехніка", 2021. С.50.

Similar theses