94905372 manufacturing process i

144
8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 1/144  NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY  Manufacturing processI Question bank with solution 3rd semeste 1 QUESTION BANK WITH  SOLUTION Manufacturing Process-I B.E. III Semester Mechanical Engineering By Prof. Naresh R. Tawale H.O.D (Mechanical) Nagpur Institute Of Technology, Nagpur

Upload: raajeeradha

Post on 04-Jun-2018

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 1/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

QUESTION BANK WITH

 SOLUTIONManufacturing Process-I

B.E. III SemesterMechanical Engineering

By Prof. Naresh R. Tawale

H.O.D (Mechanical)

Nagpur Institute Of Technology, Nagpur

Page 2: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 2/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

STUDY OF SINGLE POINT CUTTING TOOL 

Page 3: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 3/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

UNIT‐I 

Q ‐1  Explain  the  tool  geometry of   single point  cutting  tool  used  on  lathe with neat 

sketches? 

Classification of  cutting tools: All the cutting tools used in metal cutting can be broadly 

classified as: 

Single point tools,  i.e., those having only one cutting edge; such as  lathe tools, shaper 

tools, planer tools, boring tools, etc. 

Multi‐point  tool,  i.e.  those  are  having more  than  one  cutting  edge;  such  as milling 

cutters, drills, broaches, grinding wheels etc. These tools may, for the sake of  analysis, 

be  considered  as  consisting of   a number of   single point  tools each  forming a  cutting edge. The cutting tools can also be classified according to the motion as: 

a)  Linear  motion tools‐ lathe, boring, broaching, planning, shaping tools, etc. 

b)  Rotary  machine tools‐ milling cutters, grinding wheels, etc. 

c)  Linear  and  Rotary  tools‐ drills, boring tools, boring heads, etc. 

Important  terms:  Before  proceeding  further,  it would  be  advisable  to  be  acquainted 

with a few important terms related to the Geometry of  single point tools. (See Fig) 

Fig 1.1 different parts of  single point cutting tool 

1.  Shank.  It  forms  the body of  a  solid  tool and  it  is  this part of   the  tool which  is gripped in the tool holder. 

Page 4: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 4/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

2.  Face. It is the top surface of  tool between the shank and point of  the tool. In the cutting action the chips flow along this surface only. 

3.  Point. It is the wedge shaped portion where the face and flank of  the tool meet. It is  cutting part of   tool.  It  is  also  called nose, particularly  in  case of   round nose tools. 

4.  Flank.  Portion  of   tool which  faces  the work  is  term  as  flank.  It  is  the  surface 

adjacent to and below the cutting edge when tool lies in a horizontal position. 

5.  Base.  It  is actually  the bearing  surface of   the  tool on which  it  is held  in a  tool holder or clamped directly in a tool post. 

6.  Heel.  It  is the curved portion at the bottom of  tool where the base and flank of  

the tool meet, as shown in Fig 1. 

7.  Nose radius. If  the cutting tip (nose) of  a single point tool carries a sharp cutting point the cutting tip is weak. It is, therefore, highly stressed during the operation 

may fail or lose cutting ability soon and produces marks on the machined surface. 

In order to prevent these harmful effects the nose is provided with a radius called 

nose radius. It enables greater strength of  the cutting tip, a prolong tool life and a 

superior  surface  finish  on  the  work  piece.  Also  as  the  value  of   this  radius 

increases, a higher cutting speed can be used. But if  it is too large it may lead to 

chatter. So a balance has to be maintained. Its value normally raises from 0.4 mm 

to 1.6 mm depending on several factors like depth of  cut, amount of  feed, type of  

cutting, type of  tool (solid or with insert), etc. 

Principles angles of  single point tools: The different angles provided on single point 

tools  play  a  significant  role  in  successful  and  efficient machining  of  metals.  The 

thorough study of  these tools angles is therefore must the main angles provided on 

these  tools are  shown  in Fig 5.4 and  the average values of   these  cutting different 

metals are given in chapter 6. 

Page 5: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 5/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

Fig 1.2  Principles angles of  single point of  cutting tools 

1. Rake angle. It is the angle form between the face of  tool and plane parallel to its base.  If  this  inclination  is towards the  inclination  it  is known as back rake or top 

rake. When  it  is  towards  the  side  of   tool  it  is  called  the  side  rake.  These  rake 

angles  guide  the  chips  away  from  cutting  edge  thereby  reducing  the  chip 

pressure on  face and  increasing  the  keenness of   the  tool  so  that  less power  is 

required  for  cutting.  It  is  important  to  note  that  an  increased  rake  angle will 

reduced the strength of  cutting edge. With the result, the tools used for cutting 

hard metals are given smaller rake angles whereas those used for softer metals 

contain larger rakes. 

Negative  rake. The  rake angles described above are called positive  rake angles. 

When no  rake  is provided on  the  tool,  it  is said  to have a zero  rake. When  the 

face of  tool is so ground that it slopes upward from the point it is said to contain 

a negative rake.  It obviously reduces the keenness of  the tool and  increases the 

strength of  the cutting edge. Such a rake  is usually employed on carbide tipped 

tools when  they  are  used  for machining  extra‐ hard  surfaces,  hardened  steel 

parts and for taking intermittent cuts. A tool with negative rake will have a larger 

lip  angle,  resulting  in  a  stronger  tool.  Another  advantage  of   negative  rake, 

particularly in case of  tipped tools is that the tendency of  the chip pressure is to press the tip against the body of  the tool. This is obviously, a favorable factor for 

tipped tools. The value of  negative take o these tools normally vary from 5 to 10 

degree. 

2.  Lip angle. The angle between the  face and  the  flank of   the  tool  is known as  lip angle.  It  is also sometimes called the angle of  keenness of  the tool. Strength of  

the cutting edge or point of  the tool is directly affected by this angle. Larger the 

Page 6: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 6/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

lip angle stronger will be the cutting edge and vice‐versa.  It would be observed 

that  since  the clearance angle  remains practically constant  in all  the cases,  this 

angle varies inversely as the rake angle. It is only for this reason that when harder 

metals  are  to  be machined,  i.e.,  a  stronger  tool  is  required,  the  rake  angle  is reduced and consequently the lip angle is increased. This simultaneously calls for 

reduced cutting speeds, which is a disadvantage. The lip angle is, therefore, kept 

as  low  as  possible  without  making  the  cutting  edge  weak,  that  it  becomes 

unsuitable for cutting. 

3.  Clearance angle.  It  is the angle  formed by the  front or side surfaces of  the tool which  are  adjacent  and  below  the  cutting  edge  when  the  tool  is  held  in  a 

horizontal position.  It  is  the  angle between one of   these  surfaces  and  a plane 

normal to the base of  the tool. When the surface considered for this purpose is in 

front of  tool, i.e.,    just below the point, the angle formed is called front clearance 

and when the surface below the side cutting edge is considered the angle formed 

is known as side clearance angle. The purpose of  providing front clearance  is to 

allow  the  tool  to cut  freely without  rubbing against  the  surface of   the    job, and 

that of  the side clearance to direct the cutting thrust to the metal area adjacent 

to the cutting edge. 

4.  Relief   angle.  It  is  the  angle  formed  between  the  flank  of   the  tool  and  a perpendicular line drawn from the cutting point to the base of  the tool. 

5.  Cutting angle. The total cutting angle of  the tool is the angle formed between the tool face and line through the point, which is a tangent to the machined surface 

of   the  work  at  that  point.  Obviously,  its  correct  value  will  depend  upon  the 

position of  the tool in which it is held in relation to the axis of  iob. 

Q ‐2 What are the various tool materials? Explain desirable properties of  cutting tool 

materials? 

Various cutting  tool materials have been used  in  industry  for different applications. A 

number of  developments have occurred  in the 20 th century thanks to aerospace and 

nuclear programmer. A  large  variety of   cutting  tool materials has been developed  to 

cater to the variety of  materials used  in this programme. The  important characteristics 

of  a cutting tool material are: 

Page 7: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 7/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

i)  Higher hardness than that of  the work‐piece material being machined, so that it can be penetrating into the work material. 

ii)  Hot  hardness,  which  is  the  ability  of   the  material  to  retain  its  hardness  at elevated  temperatures  in view of   the high  temperatures existing  in  the  cutting zone.  This  requirement becomes more  and more  stringent with  the  increasing 

emphasis on higher cutting speeds to bolster productivity. 

iii) Wear  resistance‐ The  chip  tool  and  chip work  interfaces  are  exposed  to  such severe conditions, that adhesive and abrasion wear is very common. The cutting 

tool material  should,  therefore,  have  high  abrasion  resistance  to  improve  the 

effective life of  tool. 

iv) Toughness—the  tool,  even  though  is  hard,  should  have  enough  toughness  to withstand  the  impact  loads  that  come  in  the  beginning  of   the  cut  or  to  force 

fluctuations due to imperfections in the work material. This requirement is going 

to be more useful for interrupted cutting, for example milling. 

v)  Low  friction—the  coefficient  of   friction  between  chip  and  tool  should  be  low, 

which would allow lower wear rates and better chip flow. 

vi) Better  thermal  characteristics—Since  a  lot  of   heat  is  generated  at  the  cutting zone,  it  is  necessary  that  the  tool  material  should  have  higher  thermal 

conductivity  to  dissipate  this  heat  in  the  shortest  time,  otherwise  the  tool 

temperature will become too high thus reducing its life. All these properties may 

not be found in a single tool material. A comparison of  the several of  the cutting 

tool materials  is  presented  in  Table  2.3.  Improvements  in  tool materials  have 

been taking place over the past century to give us better cutting performance. 

Q ‐3 Explain the necessity of  a coolant in machining and its properties? 

Cutting  fluids  sometimes  referred  to  as  lubricants  or  coolants  are  liquid  and  gases 

applied to the tool and work‐piece to assist in the cutting operations. 

Purpose of  Cutting Fluids: Cutting fluids are used for the following purposes: 

1.  To cool  the  tool. Cooling  the  tool  is necessary  to prevent metallurgical damage and to assist in decreasing friction at the tool‐chip interface and at the tool‐work‐

piece  interface. Decreasing  friction means  less power  required  to machine and 

more important increased tool life and good surface finish. The cooling action of  

Page 8: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 8/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

the fluids is by direct carrying away of  the heat developed by plastic deformation 

of   shear plane  and  that due  to  friction. Hence,  a high  film‐coefficient  for heat 

transfer  is  necessary  for  a  good  coolant.  For  cooling  ability,  water  is  very 

effective,  but  is  objectionable  for  corrosiveness  and  lack  of   friction  reducing wear. 

2.  To cool  the work‐piece. The  role of  cutting  fluid  in cooling  the work‐piece  is  to prevent its excessive thermal distortion. 

3.  To  lubricate  and  reduce  friction.  (a)  The  energy  or  power  consumption  in removing metal  is  reduced:  (b) abrasion or wear on  the cutting  tool  is  reduced 

thereby  increasing  the  life  of   the  tool;  (c) by  virtue  of   lubrication,  less  heat  is 

generated  and  the  tool,  therefore,  operates  at  lower  temperatures  with  the 

tendency to extend tool  life; and (d) chips are helped out of  the  flutes of  drills, 

tapes,  dies,  saws,  broaches,  etc.  An  incidental  improvement  in  the  cutting 

operation  is  that  built‐up  edge  will  be  reduced  which,  in  turn,  will  decrease 

friction  at  the  tool‐work‐piece  area  and  contribute  toward  a  cooler  tool.  It  is 

important to give the optimum cooling effect and  lubrication condition  in metal 

cutting. 

4.  To improve surface finish. 5.  To protect  the  finished  surface  from  corrosion. To protect  the  finished  surface 

from  corrosion,  especially  in  cutting  fluids made  up  of   a  high  percentage  of  

water,  corrosion  inhibitors  are  effective  in  the  form  of   sodium  nitrate  or 

triethanolamine. 

6.  To cause chips break up into small parts rather than remain as long ribbons which are hot and sharp and difficult to remove from work‐piece. 

7.  To wash  the  chips away  from  the  tool. This  is particularly desirable  to prevent 

fouling of  the cutting tool with the work‐piece. 

Properties of  Cutting Fluids: A cutting fluids should have the following properties: 

1.  High heat absorption for readily absorbing heat developed. 2.  Good lubricating qualities to produce low‐coefficient of  friction. 

3.  High flash point so as to eliminate the hazard of  fire. 4.  Stability so as not to oxide in the air. 5.  Neutral so as not to react chemically. 6.  Odorless so as not to produce any bad smell even when heated. 7.  Harmless to the skin of  the operators. 

Page 9: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 9/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

8.  Non‐corrosive to the work on the machine. 9.  Transparency so that the cutting action of  tool may be observed. 10. Low viscosity to permit free flow of  liquid. 

11. Low priced to minimize production cost. 

Choice of  cutting fluids: The choice of  cutting fluid depends upon the following factors. 

1.  Type of  operation 2.  The rate of  metal removal 3.  Material of  the work‐piece 4.  Material of  the tool 5.  Surface finish requirement 6.

 Cost of  cutting fluids 

Q ‐4 What is machinability of  metal? What factors affect the machinability? 

Machinability: Machinability of  a material gives the idea of  the case with which it can be 

machined. The parameters generally influencing the machinability of  a material: 

1.  Physical properties of  the material. 2.  Mechanical properties of  the material. 3.  Chemical composition of  the material. 4.  Micro‐structure of  the material. 5.  Cutting conditions. Since  this  property  (machinability)  of   the  material  depends  on  various  variable 

factors, it is not possible to evaluate the same in terms of  precise numerical values, 

but as a relative quantity. The criteria of  determining the same may be as follows: 

1.  Tool life. The longer the tool life it enables at a given cutting speed the better is the machinability. 

2. Surface finish. It is also directly proportional, i.e.., the better the surface finish the higher is the machinability. 

3.  Power  consumption‐ Lower power  consumption per unit of  metal  removed indicates better machinability. 

4.  Cutting  forces—The  lesser  the  amount  of   cutting  force  required  for  the removal of  a certain volume of  metal or the volume of  metal removed under 

standard cutting forces the higher will be the machinability. 

Page 10: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 10/144

 NAGPUR 

 

5

6

 

Q ‐5 Wh

The  chi

the  foll

upon th

 

1) 

This 

bron

In mgrad

beco

tool 

chip.

prod

chip

 INSTITUTE

.  Shear an

.  Rate of  

t are type

s produce

wing  thre

e type of  m

iscontinu

 

type of  chi

ze. These 

achining oually  redu

mes too l

results in t

 With  furt

uction of  c

  are prod

 OF TECHNO

 

gle—Large

etal remo

s of  chips f 

d during 

e  types.  T

aterial bei

us or segm

 

Fig 1.3 D

ps is produ

hips are pr

 such mates  until  th

w to prev

he fracture

her  advan

hip segme

ced.  Such 

OGY  

Question 

r shear ang

val under s

ormed dur

achining 

e  produc

g machin

ental chip

iscontinuo

ced during 

oduced in 

rials, as the  value  o

nt rupture

 of  the me

ement  of  

ts go on b

chips  are 

ank with s

 

le denotes 

tandard cu

ing machin

f  various 

ion  of   an

d and the 

s or segm

machining

he form o

e tool adv  compress

. At this st

tal ahead 

the  tool, 

ing repeat

also  some

 

olution 

better ma

tting condi

ing variou

etals  can 

particula

utting con

ntal chips

 of  brittle 

small seg

nces forwive  stress 

age, any fu

f  it, thus p

he  proces

ed, and thi

times prod

Manufacturi

hinability. 

tions. 

materials 

be broadl

  type will 

ditions. 

aterials li

ents, as ill

ard, the shcting  on  t

rther adva

roducing a 

es  of  met

s is how th

uced  in  th

g process‐I

on lathe. 

classified 

largely  de

e cast iro

ustrated in

ear‐plane he  shear 

ncement o

segment o

al  fracture

e discontin

e machini

3rd 

semest

into 

end 

and 

Fig . 

ngle lane 

f  the 

f  the 

and 

uous 

g of  

Page 11: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 11/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

11 

ductile materials when how cutting speeds are used and adequate lubrication is not 

provided. This causes excessive  friction between  the chip and  tool  face,  leading  to 

the fracture of  the chip into small segments. This will also result in excessive wear on 

the  tool and a poor surface  finish on the work‐piece. Other  factors responsible  for promoting the production of  discontinuous chips are smaller rake angle on the tool 

and too much depth of  cut. 

1)  Continuous chip. 

Fig 1.4 continuous chip 

As  is evident  from  the name,  the presence of   separated segmental elements  is 

totally eliminated  in  this  case. This  type of   chip  is produced while machining a 

ductile material,  like mild steel, under favorable cutting conditions, such as high 

cutting  speed  and  minimum  friction  between  the  chip  and  the  tool  face.  If  

otherwise,  it will break and from the segment chip. The friction at the Chip‐tool 

interface  can  be  minimized  by  polishing  the  tool  face  and  adequate  use  of  

coolant. Also, with diamonds tools the friction is less. The basis of  the production 

of  a continuous chip is the continuous plastic deformation of  the metal ahead of  

the tool, the chip moving smoothly up the tool face. Other factors responsible for 

promoting its production are bigger rake angle, finer feed and keen cutting edge 

of  the tool. 

Page 12: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 12/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

12 

2)  Continuous chip with built‐up edge:‐

Fig 1.5 Continuous chip with built‐up edge 

Such a chip is usually formed while machining ductile material when high friction 

exists at the chip tool interface. The upward flowing chip exerts pressure on the 

tool  face. The normal  reaction NR of   the  chip on  tool  face  is quite high, and  is 

maximum at the cutting edge or nose of  the tool. This gives rise to an excessively 

high  temperature  and  the  compressed  metal  adjacent  to  the  tool  nose  gets 

welded to it. The chip is also sufficiently hot and gets oxidized as it comes of  the 

tool and turns blue in color. The extra metal welded to the nose or point of  the 

tool is called built up edge. This metal is highly strain hardened and brittle. With 

the  result as  the chip  flows of   the  tool,  the built of  edge  is broken and carried 

away with  chip while  the  rest  of   it  adheres  to  the  surface  of   the work  piece, making it rough. Due to the built up edge the rack angle is also altered and so is 

the cutting force. The common factors responsible for promoting  the formation 

of  built of  edge are low cutting speed excessive feed, small rake angle and lack of  

lubricant. 

Adverse effects of  built up edge formation:‐

a)  Rough surface finish on the work piece. b)  Fluctuating cutting force, causing the vibration in cutting tool. c)  Chances of  carrying away some material from the tool by the built‐up surface, 

producing crater on the tool face and causing tool wear. 

For  avoiding  the  formation  of   built  up  edge  the  following  precaution  are 

required. 

Page 13: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 13/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

13 

i)  The coefficient of  friction at the chip tool interface should be minimized by means of  polishing  the  tool  face and adequate  supply of   coolant  the 

operation. 

ii)  The rake angle should be kept large. iii) High  cutting  speeds  and  low  feeds  should be employed because  at high 

speed  the  strain  of   the  weld  becomes  low.  Similarly  at  very  high 

temperature also the strain of  the weld becomes low. 

Q ‐6 writes short notes on‐

i)  Effect of  cutting speed, feed and depth of  cut on tool life 

Effect of  cutting speed‐ Out of  all the above factors the maximum effect on tool life is of  

cutting speed. The tool life varies inversely as the cutting speed, i.e., higher the cutting 

speed the smaller the tool life. Generally, the reduction in tool life corresponding to an 

increase in cutting speed is parabolic, as shown in fig 3. Based on pioneer work of  F.W. 

Taylor, the relationship between cutting speed and tool life can be expressed as: 

Fig 1.6  Curve showing parabolic reduction in tool life with the increase in cutting speed. 

VTn = C 

V = Cutting speed (m/min) 

T = Tool life (minutes) 

Page 14: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 14/144

Page 15: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 15/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

15 

different variable, cutting speed, tool life, feed rate and depth of  cut are interrelated as 

given in the following imperical formula: 

257 

V =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐m/min 

T 0.19 x f  0.36 x t 0.30 

Where,  V = Cutting speed in m/min 

T = Tool life in minutes 

f  = Feed rat in mm/min 

and,  t = Depth of  cut in mm 

For  a  given  tool  life  the  relationship  among  the  other  variables  is  also  given  by  the 

following imperical formula: 

V =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

Fa x tb 

Where,  V = Cutting speed in (m/min) for the given tool life 

f  = Feed rat in mm/min 

t = Depth of  cut in mm 

C = A constant 

The expression ‘a’ and ‘b’ of  (f) and (t) will depend upon the mechanical properties 

of  the workpiece material.  From the expression‐‐‐‐‐‐‐‐above  it  is quite clear that  if  the 

tool life is considered as constant the cutting speed (V) will decrease if  the feed rate (f) 

and depth of  cut (t) are increased. 

Page 16: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 16/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

16 

ii)  Tool Signature (ASA system) 

The term tool signature or tool designation is used to denote a standardized system of  

specifying the principal tool angles of  a single point cutting tool. Some common systems 

used for tool designation or tool nomenclature are the following: 

1.  American  (or ASA)  System.  It  declines  the  principal  angles  like  side  rake,  back rake;  nose  etc.,  without  any  reference  to  their  locations  with  regard  to  the 

cutting edge. As such, this system of  nomenclature does not give any inclination 

of  the tool behavior with regard to flow of  chip during the cutting operation. The 

three reference planes adapted for designating different tool angles are similar to 

those used  in conventional machine drawing,  i.e., X‐X, Y‐Y and Z‐Z, the  last one 

containing the base of  tool and the two planes being normal to this plane, as well as  mutually  perpendicular.  Thus,  this  system  is  a  coordinate  system  of   tool 

nomenclature. 

2.  British system. This system, according to B‐S 1886‐ 1952, defines  the maximum 

rate. The various tool parameters in this system are indicated in the order of  Back 

rake, Side rake, End relief  angle, Side relief  angle, End cutting angle, Side cutting 

edge angle, and Nose radius. 

3.  Continental  systems.  This  category  of   tool  nomenclature  systems  includes  the German or DIN System (DIN‐6581), Russian System (OCT‐BKC 6897 and 6898) and 

Czechoslovakian  System  (CSN‐1226).  The  various  tool  parameters  in  these 

systems are specified with reference to the tool reference planes. 

4.  International  systems.  It  is  an  internationally  adopted  system,  developed recently.  It  incorporates  the  salient  features  of   tool  nomenclature  of   different 

systems in it. 

It  is a method of   identification of  tool angles standardized by the American Standards 

Association  (ASA),  according  to  which  seven  important  elements  compromise  the 

signature of  the single point cutting tool and are stated in the following angle. 

Back rake angle, Side rake angle, Side relief  angle, End cutting angle, 

Side cutting edge angle, and Nose radius. It is used to omit the symbol for degrees and 

mm, simply starting the numerical value of  each element. For example a tool having tool 

signatures as 10. 10, 6, 6, 8, 8, 2 will have the following angles. 

Back rake angle = 10 

Side rake angle = 10 

Page 17: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 17/144

 NAGPUR 

 

En

  Si

  En

  Si

  N

 

Chip brchips  fo

difficult 

pieces f 

breaker

the  me

Various 

groove 

on the t

 

In the n

follows: 

1.  B

2.  B

t

3.  B

e

 INSTITUTE

d relief  an

e relief  an

d cutting e

e cutting 

se radius 

akers: A cul  the  too

to remove 

r case of  

are used 

al  is  alre

types of   c

round int

op of  the c

 

ormal sho

 

y clamping

y a steppe

e cutting 

y a groov

dge. 

OF TECHNO

 

le = 6 

le = 6 

dge angle 

dge angle 

=

ontinuous‐ls  clutter 

from the s

andling an

o reduce t

dy  work‐h

hip breake

 the leadi

tting‐ tool

 

Figu

 practice c

 a piece of  

type bre

dge. 

type brea

OGY  

Question 

ype chip  f p  the ma

warf  tray. 

d to preve

e swarf  in

ardened  h

rs  are ma

g edge of  

(see Fig 5)

re 1.8 Chip

ommon m

sheet met

ker in whi

ker  in whi

 

ank with s

 

rom  long hine  and 

hey shoul

nt it from 

to small pi

elps  the 

e, but  all 

ool or a pi

 

breakers 

thods of  

l in the pa

h a step is

h a  small 

olution 

u  is usuallworkplace,

 be broke

ecoming 

ces as the

hip  break

of   them  c

ece of  cutt

reaking th

h of  the co

 ground on

groove  is 

Manufacturi

 quite tro  besides  b

n into com

 work haz

 are form

r  to  perf 

nsist mai

ing‐ tool m

 chips are 

il. 

the face o

round be

g process‐I

blesome. eing  extre

paratively 

rd., Hence 

d. The fact

rm  effecti

ly of   a  st

aterial cla

 

summariz

f  the tool 

ind  the cu

3rd 

semest

Such mely 

mall 

chip 

that 

vely. 

p of  

ped 

d as 

long 

tting 

Page 18: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 18/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

18 

4.  By  a  clamp  type  breaker  in which  a  thin‐carbide  plate  or  clamp  is  brazed  or screwed on the face of  the tool. 

Effective  control of   the  chip, as  it moves across  the  face of   the  tool, may also be 

achieved by proper selection of  tool angel, feed, depth of  cut and cutting fluids used. A  large positive  front  rake gives  rise  to a  looser chip  formation, which  flows down 

the  face  of   tool,  and  away  from  the  work‐piece,  leaving  the  newly  cut  surface 

unscratched. A small positive or negative side rake has the effect of  decreasing the 

radius at which the chip coils. Hence the tendency to produce short, easily managed 

chip. Slightly  increased feed gives a thicker chip which breaks more quickly. A small 

depth of  cut with a fine feed allows the chip to form into comparatively small pieces 

or  direct  it  into  swarf   tray.  The  use  of   a  good  stream  of   coolant  that  acts  as  a 

quenching medium  causes  the  hot  chip  to  become  harder  and  break  into  small 

pieces. 

iii)  Machinabiity index: 

As mentioned  in  the  previous  article,  the machinabiity  of   a material  is 

relative quantity. The machinabilites of  different materials are compared 

to  in  terms of   their machinabiity  indexes. For  this purposes machinabiity 

indexes  are  compared.  The  machinabiity  index  of   this  steel  is  taken 

asd100. For computing  the machinabiity  index of  any other material  the 

following relationship is used: 

Machinabiity index (%) 

Cutting speed of  metal for 20 min. tool life 

=  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ x 100 

Cutting speed of  standard free‐cutting steel for 20 min. tool life 

But, this is only one methods used for determining machinability ratings of  different 

materials.  The  selection  of   a  suitable  criterion  or  method  for  evaluating  the 

machinability  will  depend  upon  the  type  of   cutting  operation.  For  example,  a 

comparison between the cutting forces required for machining a particular material 

and those required for a standard material may form the basis of  evaluating relative 

Page 19: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 19/144

 NAGPUR 

 

mac

whil

simil

thes

varia

 

relat

figur

Tabl

Mat

StaiLow 

cop

 

Q ‐7 W

each ot

A comp

Fig. 6 (alathe. Si

the  pla

reciproc

 

(

 

INSTITUTE

inability. 

machinin

ar conditio

 methods 

ble factors

  Cons

ive machi

es. 

1. Repres

rial 

less steel carbon  s

er 

at do you 

er? 

rison bet

) is shown milarly, Fig

nning  wo

ates. 

) Orthogo

  Fig. 1.9 

OF TECHNO

 

imilarly,  a 

certain 

ns may al

fail  to pr

 and, henc

idering tha

ability  ind

entative m

Mac

(%) 

teel 25 55‐6

70 

mean by 

een these 

as to how 6 (b) show

k,  in  whi

al cutting 

rthogonal 

OGY  

Question 

comparis

aterial wit

o  form a 

vide  stan

, not consi

t the mach

x  for  som

chinabilit

inability  i

 

blique an

two meth

these two s the diffe

ch  the  t

 

and obliqu

 

ank with s

 

n betwee

h that obt

asis  for e

ard  rating

dered very

inability in

e material

 index for 

dex  Mat

Red Alu

Mag

 orthogon

ds is clearl

cutting mence betw

ol  remai

  (b) Obl

e cutting p

 

olution 

the  rate 

ined with 

aluating 

due  to  t

 reliable. 

ex for fre

 given  in 

ome mate

rial

brassinum allo

nesium all

al cutting

y illustrate

thods diff een these 

s  stationa

ique cuttin

rocesses i

Manufacturi

of  wear o

a standard 

achinabilit

e  involve

 cutting st

able 1. as

rials. 

Mac

(%) 

ys 

150 300‐

500‐

 How do t

d in Figs. 6 

r while tuwo metho

ry  and  t

planning. 

g process‐I

  a  cutting 

material u

y. Howeve

ent of   se

el is 100 

represent

hinability  i

1500 

2000 

hey differ 

(a) and 6 (

ning a    job ds as appli

e  work 

3rd 

semest

tool 

nder 

r, all 

veral 

the 

ative 

ndex 

rom 

). In 

on a d to 

iece 

Page 20: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 20/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

20 

Basically  in Orthogonal cutting, the cutting edge of   the tool remains at right angles to 

the  direction  of   cutting  velocity  [Fig.  1.9  (a)  or work  feed,  Fig.  1.9  (b)].  This  type  of  

cutting is also as known as two‐dimensional cutting. In oblique cutting, the cutting edge 

of  the tool is inclined at an acute angle with the direction of  the tool feed or work feed, 

the chip being disposed of  at a certain angle. This  type of  cutting  is also called  three‐

dimensional cutting. The main  features of  the two types of  cutting are summarized as 

below: 

Orthogonal cutting 

1.  The cutting edge of  the tool remains normal to the direction of  tool feed or work feed. 

2.  The direction of  the chip flow velocity is normal to the cutting edge of  the tool. 

3.  The angle of  inclination‘t’ of  the cutting edge of  the tool with the normal to the velocity Vt is ‘zero’. 

4.  The chip flow angle ‘β’, i.e., the angle between the direction of  chip flow and the 

normal to the cutting edge of  the tool, measured in the plane of  the tool face is 

‘zero’. 

5.  The cutting edge is longer than the width of  the cut. The  last  condition may  not  be  fulfilled  in  some  cases.  It  is  then  called  semi‐

orthogonal or restricted orthogonal cutting. 

Oblique cutting 

1.  The  cutting  edge  of   the  tool  always  remains  inclined  at  an  acute  angle  to  the direction of  too feed or work feed. 

2.  The  direction  of   the  chip  flow  velocity  is  at  angle  ‘β’ with  the  normal  to  the 

cutting edge of  the tool. The angle is known as chip flow angle. 

3.  The  cutting  edge  of   the  tool  is  inclined  at  angle  ‘t’  with  the  normal  to  the direction of  tool feed or work feed. i.e., the velocity Vt. 

4.  Three mutually  perpendicular  components  of   cutting  forces  act  at  the  cutting edge of  the tool. 

5.  The cutting edge may or may not be longer than the width of  the cut. 

Page 21: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 21/144

Page 22: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 22/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

22 

LATHE MACHINE AND IT’S OPERATIONS 

Page 23: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 23/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

23 

UNIT II 

Q  ‐1 with  block  diagram  explains  the working  of   a  lathe machine mentioning  various 

directions in which the cutting tool can move. 

Q  ‐2 Name the various methods available for taper turning on a  lathe machine. Explain 

Set over method with a neat sketch. 

Q  ‐3 Why feed mechanism is used in lathe? Describe the working of  feed mechanism. 

Q  ‐4 Explain in brief  the Apron mechanism with neat sketch? 

Q  ‐5 what is the use of  back gear? Explain the use of  back gear? 

Q  ‐6 Explain threads cutting operation on Lathe machine 

Q  ‐ 7 Writes short notes on: 

I)  Lathe operations. 

II)  Time estimation for turning operation. 

III)  Carriage 

IV)  Dial chasing indicator 

V)  Lathe size and its specification 

Page 24: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 24/144

Page 25: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 25/144

Page 26: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 26/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

26 

face of  the tool approach the material to be cut. Usually the primary motion consumes 

most of  the cutting power. 

Fig 2.3 Generation of  a cylindrical surface by single point cutting tool. 

2) The secondary motion is the one which feeds the tool relatively past the work piece. 

The  combination  of   the  primary  and  the  secondary  motion  is  responsible  for  the generation of  the desired surface. 

Plane surface generation in shaping:‐

Plane surfaces can be generated when the work piece or the tool reciprocates  for the 

primary motion without any rotation. With the multi point tool generally plane surfaces 

are generated. In this situation a combination of  forming and generating is used to get a 

variety of  complex surfaces which are otherwise impossible to get through single point 

tool  operation.  Some  typical  examples  are  spur  gear  hobbing  and  spiral  milling  of  

formed cavities. 

Page 27: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 27/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

27 

fig. no. 2.8 Generating a flat surface with a linear motion of  a single point cutting tool 

Q ‐2 Name

 the

 various

 methods

 available

 for

 taper

 turning

 on

 a lathe

 machine.

 Explain

 

Set over method with a neat sketch. 

Various methods are used for tapper turning on a    job. The most common on these are 

the following:‐

1.  Tail stock Set Over method 2.  By swiveling the compound rest 

Page 28: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 28/144

 NAGPUR 

 

3. 4. 5.  B

1.  TWhe

but t

angl

be t

 

1) The    j

and  twangle to

2)  An al

the origi

 

Out of  t

clampin

both th

position

part  is 

operato

be  shift

stock, f 

graduati

The req

On refe

  x = 

INSTITUTE

sing the ta

sing a for

y combing 

AIL STOCK

 

n tapper t

he tip of  t

 of  inclina

o method

 

ob  revolve

  centers, the cente

ternative 

nal positio

he two the

 bolt of  th

 front and 

by a pre 

o  be  obta

r and if  th

ed  toward

cing the h

ons a steel

ired amou

ring to fig 

sin 

OF TECHNO

 

pper turni

 or broad 

a longitudi

SET OVER

 

rning  is p

e tool sho

ion should

s for acco

 

Fig.2.9 Tap

s  in a posi

hile  the  t line of  the

ethod ca

n and mov

 tail stock 

e tail stock

rear end o

etermined

ined  on  t

 same is t

  the oper

ead stock 

rule can b

nt of  tail st

.9 it will b

OGY  

Question 

g attachm

ose tool 

nal and cro

ETHOD 

rformed a

ld move a

 be equal t

plishing th

er turning 

ion,  i.e.  in 

ool moves   job. 

be to shif 

 the tool p

ethod uti

 is loosene

f  the tail st

 amount o

e  tail  sto

 be obtai

tor. Grad

elp in adj

 used for 

ock set ov

 seen that

 

ank with s

 

nt 

ss feed in 

t that tim

 an inclina

o  i.e. hal

ese relativ

y tail stoc

perfect ali

along  the 

the cente

arallel to t

lizes the s

d. Then, by

ock, the d

 set over. 

k  side  the

ed on the 

ations pro

sting the 

his purpos

r can be c

 

olution 

special lat

 the work 

tion to the 

f  of  the to

 moveme

 set over 

gnment w

straight  li

r line of  th

e axis of  t

cond met

 means of  

ad center 

If  the larg

  center wi

head stoc

vided on 

equired se

e. 

lculated a

Manufacturi

he. 

rotates an

center axis

al tapper a

ts. 

ith  the hea

e which  i

 work at a

e spindle. 

od. For thi

the set scr

is shifted f 

r diamete

ll  be  shift

 side the 

he  flat  sur

t over. In 

follows:‐

g process‐I

d the tool 

of  the   job.

ngle. Ther

d stock sp

  inclined 

n angle 

s the nut o

w, provid

om the ori

 of  the tap

d  toward

ead cente

face of   th

bsence of  

3rd 

semest

feed 

This 

can 

indle 

t an 

from 

f  the 

d on 

ginal 

ered 

the 

will 

tail 

such 

Page 29: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 29/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

29 

For a very small angle  it can be safely considered that: 

sin  tan 

x= L tan 

D ‐ d 

But, tan  can also be taken = ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ (considering triangle EFG or KLM) 

2 l 

D  – d  total taper 

Therefore, x = L ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ = Total length x  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

2 l  2 x Taper length 

Where x = required set over in mm 

D = larger dia. In mm d = small dia. in mm 

L = Total length of  work in mm 

L = length of  tapered portion in mm 

In case the    job is to be tapered over its full length, l will be equal to = L. Therefore, the 

set over will be given by: 

D ‐ d  Total Taper 

x =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

2  2 

2. BY SWIVELLING THE COMPOUND REST:‐

Steep and short external taper can easily be turned in lathe by swiveling the compound 

rest on the carriage through an angle which  is equal to half  the total included angle of  

the  taper. The compound  rest  carries  swivel plate under  it.  It  is  screwed  to  the  cross 

slide by means of  a bolt and nut. The graduations on  its periphery are  in degrees. For 

swiveling  the  compound  rest  the  swivel plates  is  unscrewed  and  then  rotated,  along 

with  the  compound  rest,  through  the  required  angle.  The  graduations  on  the  swivel 

plates help in setting the compound rest at the desired inclination. Tool is then feed by 

hand by rotating the compo und rest hand screw. The required inclination is calculated 

by the formula: 

Page 30: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 30/144

 NAGPUR 

 

t

 

3. BY U

It is a v

As  the 

anywhe

with dif 

I t is ca

maximu

mm. 

INSTITUTE

Fig.2.

  D 

nα = −−−−

  2L 

ING THE 

ry suitable

attachmen

re along th

erent man

able of  tu

m, and the

 OF TECHNO

 

0 turning t

 d 

−−−

APER  – TU

 method o

t  travels 

e  length o

ufacturers 

ning all cla

 maximum 

OGY  

Question 

aper swive

RNING AT

 taper tur

long  with 

the    job. 

have a co

sses of  tap

length of  t

 

ank with s

 

ling the co

ACHMEN

ing which 

the  saddl

ll the tap

mon princ

ers of  whi

he taper th

 

olution 

pound re

:‐

provides a 

e,  it  is  p

r attachm

iple of  wor

h the total

at can be t

Manufacturi

 st 

very wide 

ssible  to 

nts thoug

king. 

included 

urned in o

g process‐I

ange of  ta

urn  the  p

 vary  in d

ngle is 160

e setting i

3rd 

semest

pers. 

aper 

sign 

as a 

235 

Page 31: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 31/144

Page 32: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 32/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

32 

After  every  cut,  the  feed  to  the  tool  is  given  by moving  the  compound  restwhich  is 

poisoned parallel  to  the  cross‐ slide,  i.e.  ,  at 900 to  the axis of   the    job. The  required 

angle can easily be found out from the relation: 

D  – d 

Tan =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ all dimensions are in mm  

2L 

D ‐ d 

= tan‐1  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ (degrees) 

2L 

Or 

In some taper turning attachment it will be observed that the bracket instead of  having 

graduations in degrees carries divisions in mm. in such cases we have to find out no. of  

mm divisions  through which  the guide plate  should be swiveled  instead of  calculating 

the angle  . These divisions can be found out from the formula: 

D ‐ d 

M=  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ x C 

2L 

Where,  M = the required no. of  mm divisions through which the guide plate  is to be swiveled. 

D = Larger dia. In mm 

D = Smaller dia. In mm 

L = Length of  taper in mm 

C = half  of  the total length of  guide plate in mm. 

ADVANTAGES OF USING A TAPER TURNING ATTACHMENT:‐ 

1.  Its setting is very easy and can be done very quickly. 2.  Its use does not call for too much of  skill on the part of  the operator. 3.  Accurate can be readily be obtained in a single setting. 

Page 33: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 33/144

 NAGPUR 

 

4. d

a

5.  I6.  I

b

4.  USIN

 

Very sh

cutting 

cause a 

in  cutti

maximu

 

Q ‐3 Wh

the wor

The gea

reversin

 INSTITUTE

ormal  set‐

uring the o

lignment o

 is equally ts use ena

ecause lon

G A FORM 

F

rt  tapers 

edge of   th

lot of  vibr

g.  Theref 

m 20 mm l

y  feed me

king of  fee

r mechanis

g  mechan

 OF TECHNO

 

up and al

peration, a

r the comp

suitable fole a bette

gitudinal p

OR BROA

 

ig. 2.12 Ta

can easily 

e  tool  is g

tions and 

re while  u

ength. Use 

chanism  (t

d mechani

m operate

ism.  This  i

OGY  

Question 

ignment o

s in other 

ound rest i

 external ar surface fi

wer feeds 

NOSE TO

er turning 

e  turned 

ound  to  c

hatter bec

sing  this 

of  heavy a

umbler  re

m? 

d by mean

s  used  fo

 

ank with s

 

the  lathe 

ethods ei

s to be swi

s well as innish and e

can easily 

L:‐

by using b

with  the  f 

ontain hal

ause the f 

ethod  for 

d rigid typ

ersing me

 of  the fe

  providin

 

olution 

and  its m

ther in two

eled. 

ternal tapensure an  i

be employ

 

oad nose 

rm or bro

  taper ang

ll cutting 

turning  v

e of  lathe 

chanism)  i

d reverse 

power  f 

Manufacturi

ain part  is 

centers ar

rs. crease rat

ool 

ad nose  to

le Use of  

dge of  the 

ry  short  t

ill increas

 used  in  l

lever is call

eds  to  th

g process‐I

not distrib

e thrown o

 of  produ

ol  in whic

uch a  too

tool is inv

per,  say u

 this limit.

athe? Des

ed the tu

  carriage. 

3rd 

semest

uted 

ut of  

tion 

the 

l will 

lved 

p  to 

ribe 

bler 

The 

Page 34: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 34/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

34 

motion from the spindle to the lead screw or to the feed rod is transmitted through this 

mechanism. 

Refer fig 

Fig.2.13 Feed mechanism and change gears 

Gear G1 is mounted on the rear end of  the spindle S. the feed mechanism consist of  the 

gears G2, G3 and G4 and  is operated by means of  feed reverse  lever F. When the  lever 

operated from the center position to either the top or the bottom position one of  the 

gear G2 or G3 will mesh with the gear G1 where as these two gears always mesh with 

each other mutually. Thus,  it will be seen  that  in  top position of  the  lever F motion  is 

transmitted  from  gear G1  to G4through  gear G3  and  gear G2  plays  no  role with  the 

result the gear G4 will have the same direction of  rotation as the spindle fig (a). 

Against  this,  in  lower  position  of   the  lever  F, motion  from  G1  is  transmitted  to  G4 

through G2and G3  respectively as  shown  in  fig  (b). This will enable G4  to  rotate  in a 

direction opposite to that of  the spindle S. It will be evident that when the lever will be 

in its central position neither of  gears G2 and G3 will be meshing with G1 and thus the 

feed mechanism will be disengaged. The above mechanism  is usually enclosed  in  the 

head stock except the lever F which is kept projecting outside. 

Page 35: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 35/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

35 

On the same end, as the above mechanism, but outside the headstock, there is another 

set of  gears called Change gears. This consist of  gears G5, G6, G7and G8. Etc. Gear G5 is 

mounted on the same spindle as G4 and thus rotates at the same speed as the  latter. 

This transmits the motion  to gear G8  through G6 and G7, which  further  transmit  it to the  lead  screw or  the  feed  rod. These  four gears  are  known  as  change gears  for  the 

reason that they can be removed and replace by the other gears having different no of  

teeth.  A  desired  speed  of   lead  screw  or  feed  rod  can  be  obtained  by  selecting  the 

suitable change gears having proper no of  teeth. Gears G6 and G7 are usually mounted 

on the stud and are known as stud gears. A quadrant  is provided and the stud can be 

shifted  along  its  straight  slot  to  enable  proper meshing  of   change  gears.  Also,  this 

quadrant can be swung vertically along the slot P to enable meshing of  gear G5 and G6. 

When proper meshing has been acquired the quadrant is locked in position. Gear G8 is 

mounted directly on the lead screw on those lathes which do not have a feed gear box, 

where  it  is mounted on the gear box driving shaft  in  those  lathe which carry  the gear 

box. 

Q ‐4 Explain in brief  the Apron mechanism with neat sketch? 

Apron:‐

It  is the hanging part  in front of  the carriage.  It serves as housing for no of  gear trains 

through which power feed can be given to the carriage and cross‐ slide. Also  it carries the  clutch  mechanism  and  split  half   nut.  Out  of   these  two,  the  former  (clutch 

mechanism)  is  used  to  transmit  motion  from  the  feed  rod,  whereas  the  latter,  in 

conjunction with the lead screw, moves the whole carriage in thread cutting. 

Apron Mechanism:‐ 

Through this mechanism power feeds can be given to the carriage and cross‐ slide. 

Construction:‐

H  is  the hand wheel  for providing  the  longitudinal hand  feed  to  the carriage.H1  is  the 

hand  wheel  for  providing  hand  feed  to  the  cross  slide.  Lever  L1  is  for  engaging  or 

disengaging  the power  feed  to  the  carriage  and  cross  slide.  Star wheel S  is operated 

when power feed  is to be engaged. Lever L2 operates the split half  nut N to engage or 

disengage the same from lead screw L. D is the chasing dial used in thread cutting. 

Page 36: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 36/144

 NAGPUR 

 

Inside t

rear en

Spindle 

the rackby lever

gear G3 

free an

the Gea

always i

Spindle 

Gear G9 

which c

when w

drawn i

the S5 d

disenga

of  G9 an

 

INSTITUTE

e apron t

 and han

S2 carries 

provided L1. This le

with G4wh

  is not me

r G2. Spindl

n mesh wit

S5  is    just b

is not rigi

n be dra

e want to 

. this ena

riven by  t

e the sam

d the trans

  Fig. 2.1

 OF TECHNO

 

ere are 5 

wheel  at 

nother ge

at the froner has thr

ich  is mou

sh with an

e S4 in add

h gear G6 

elow  the s

ly secured

n in or pu

ransmit th

le tempor

e  lead  scr

e, the star 

mission is 

4 Apron m

OGY  

Question 

pindles S1,

the  front. 

r G7 at its 

t of  the late position

ted on sp

y other ge

ition to ge

hich is mo

pindle S3 a

 to S5. Clu

hed out b

e motion f 

rily rigid f 

w  throug

heel is ro

topped. 

chanism u

 

ank with s

 

S2, S3, S4 

G1  is  in m

ear end, o

he. Spindls 1, 2 and 

indle S4.In 

r.  In posit

r G4 carrie

unted on t

nd  it carri

ch T  is pro

 rotating t

om the le

stening b

  the wor

tated in th

se in lathe

 

olution 

nd S5.Spin

esh with 

utside the 

S3 carries . In positi

position 2 

ion 3  i.e. t

s another 

he screwe

s gear G8 

vided at t

he spindle 

d screw to

tween S5 a

 W and g

 reverse d

Manufacturi

dle S1 carri

2 mounte

apron, whi

gear G3 wn 1 i.e. lo

i.e. the mi

p, the ge

ear G5 at i

 spindle o

and G9 wit

e rear en

by means 

the spindl

nd G9, wit

ear G9. W

irection to 

g process‐I

s gear G1 

on  spindl

ch meshes 

ich is opeest, it eng

dle; Gear 

r G3 mesh 

ts rear end

 the cross 

h  the wor

 of  this sp

of  star wh

e S5 the sp

 the result

en we wa

push the cl

3rd 

semest

t its 

e  S2. 

with 

ated ages 

G3  is 

with 

. It is 

lide. 

W. 

indle 

el S. 

indle 

that 

t  to 

utch 

Page 37: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 37/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

37 

WORKING:‐

When hand feed is required to be given to the carriage or the cross slide, lever L1 is put 

in position 2 so that the gear G3 neither engaged with G4 nor with G2. When power feed 

is to be given to the carriage, lever L1 is put in position 3 so that G3 meshes with G8 and 

G2 simultaneously. Star wheel is tightened to connect G9 with S5. Motion is transmitted 

from the  lead screw to the G9, through the worm and hence to S5 and G8.  It  is further 

transmitted  to G2 and hence G7,  they being on  the  same  spindle. G7 meshes with  the 

fixed rack and, therefore, the carriage  is moved. To give power feed to the cross slide 

lever  L1  is  put  in  position  1,  so  that  the  gear  G3  meshes  with  the  G4.  Now  the 

transmission of  the motion from the  lead screw  is to the worm then to G2 and G8 and 

finally to G3 through G4 and G5. 

This mechanism  is not  capable of  providing power  feed  to both  lead  screw and  cross 

slide simultaneously. 

Q ‐5 what is the use of  back gear? Explain the use of  back gear? 

Back geared Headstock:‐

CONSTRUCTION:‐

The back geared head  stock consist of  a casing accommodating  the main Spindle,  the 

three or four step cone pulley and the back gears. The internal mechanism of  this type 

of  head stock is shown in fig. In this, a step cone pulley is mounted on the main spindle, 

which carries a spur gear G1 at its one end and a pinion P1 at the other. Gear G1 is firmly 

keyed to the spindle so that it can never revolve free. The spindle carries a sleeve over it 

which is a loose fit. The cone pulley is firmly secured to this sleeve. Also, the pinion P1 is 

firmly secured to this sleeve. This arrangement forces the pinion P1 to revolve with the 

cone pulley under  all  conditions. A  spring  knob K engages  the  gear G1 with  the  cone 

pulley.  The  cone  pulley  is  driven  by means  of   a  belt,  through  a  countershaft,  by  an 

electric motor. This spindle enables four different speed of  spindle. 

Use of  back gears (WORKING):‐ 

The back  is used  for effecting  reduction  in  spindle  speeds,  there by  facilating a wider 

range of  speeds. The back gears are mounted on an eccentric shaft which is operated by 

means of  hand  lever known as back gear engaging  lever  (L). The back gears consist of  

spur  gear  G2  (opposite  pinionP1)  and  a  pinion  P2  (opposite  gear  G1).  When  speed 

Page 38: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 38/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

38 

reduction is desired, the knob is pulled out to make the cone pulley free of  gear G1 and 

hence the spindle. The back gears are put into mesh with the spindle gears by pulling in 

the eccentric shaft. Now the sequence of  transmission of  motion and power is such that 

the cone pulley  is driven by the motor through the belt. With the result  the pinion P1 

revolves. This being in mesh with gear G2, transfers the motion to latter which, in turn, 

revolves  the eccentric  shaft and hence  the pinion P2.This,  further being  in mesh with 

gear G1, transmit the motion to the latter and hence to the Spindle. 

Q ‐6 Explain threads cutting operation on Lathe machine 

PRINCIPLE OF THRESD CUTTING:‐

Thread cutting is one of  the  important operations performed on lathe. The principle of  

thread  cutting  is  to  produce  a  helical  groove  on  a  cylindrical  or  conical  surface  by 

feeding the tool longitudinally when the    job is revolved between centers or by a chuck. 

The longitudinal feed should be equal to the pitch of  the thread to be cut per revolution 

of   the work piece.  The  leadscrew of   the  lathe,  through which  the  saddle  receives  its 

traversing motion, has a definite pitch. A definite  ratio between  the  longitudinal  feed 

and rotation of  the headstock should therefore be found out so that the relative speed 

of   rotation  of   the work  and  the  leadscrew will  result  in  the  cutting  of   a  screw  of   a 

desired  pitch.  This  is  affected  by  change  gears  arranged  between  the  spindle  and 

theleadscrew or by change gear mechanism or feed box used in a modern lathe where it 

provides a wider range of  feed and the speed ratio can be easily and quickly changed. 

THREAD CUTTING OPERATION:‐

In  thread  cutting  operation  the  first  step  is  to  remove  the  excess material  from  the 

work‐piece  to make  its  diameter  equal  to  the major  diameter  of   the  screw  thread. 

Change gears of  correct size are then fitted to the end of  the bed between the spindle 

and  the  leadscrew.  The  shape  or  form  of   the  threads  depends  on  the  shape  of   the 

cutting tool to be used. 

In a metric thread, the included angle of  the cutting edge should be ground exactly 600. 

The  top  of   the  tool  nose  should  be  set  at  the  same  height  as  the  center  of   the 

workpiece. A thread tool gauge  is usually used against the turned surface to check the 

cutting tool so that each face of  the cutting tool may be equally  inclined to the center 

Page 39: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 39/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

39 

line of  the workpiece. The speed of  the spindle is reduced by one half  to one fourth of  

the  speed  required  for  turning according  to  the  type of   the material being machined, 

and the half  nut is then engaged. The depth of  cut which usually varies from 0.05 to 0.2 

mm is applied by advancing the tool perpendicular to the axis of  the work or at an angle equal to one half  of  the angle of  the thread, and 30

0 in the case of  the metric thread, by 

swiveling  the  compound  rest.  Except when  taking  very  light  finishing  cuts,  the  latter 

method is superior to the former as it 

1.  Permits the tool to have a top rake; 2.  Permits cutting to take place on one edge of  the tool only. 3.  Allow the chips to slide easily across the face of  the tool without crowding. 

4.  Reduces cutting strain that acts on the tool. 5.  Reduces the tendency to cause the tool to “dig‐in”. 

After  the  tool has produced a helical groove up  to  the end of   the work  this  is quickly 

withdrawn by the use of  the cross‐slide, the half  nut disengaged, and the tool is brought 

back  to  the  starting position  to give a  fresh  cut. Before  re‐engaging  the half  nut  it  is 

necessary  to  ensure  that  the  tool will  follow  the  same  path  it  has  traversed  in  the 

previous cut, otherwise the   job will be spoiled. Several cuts are necessary before the full 

depth  of   thread  is  reached.  Arising  from  this  comes  the  necessary  to  “pickup”  the 

thread. 

Cutting right hand and left hand threads: 

When cutting  the right hand  threads the carriage must move towards the head stock, 

for  a  left  hand  thread  the  carriage must moves  from  the  headstock  and  toward  the 

tailstock. The   job moves as always, in the anticlockwise direction when viewed from the 

tailstock  end.  As  previously mentioned  the  direction  at which  the  carriage moves  in 

relation to the lathe headstock is controlled by means of  the tumbler gears or bevel gear 

feed reversing mechanism. 

Cutting multiple threads: 

In a piece of  the work  it  is possible to have several separate and  independent threads 

running along it. Accordingly, there may be single threaded screw and multiple or multi‐

start threaded screw. The independent threads are called starts. For one complete turn 

Page 40: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 40/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

40 

round  the  screw when  there  is a movement of  one  threads  the  screw  is  called  single 

threaded screw but when  there  is a movement of  more  than one  thread  the  screw  is 

called multi or multi‐ star threaded screw.  In the case of, a three start thread, for one 

complete  turns  the thread advance  three times as  far as  if   it was a single  thread. The distance the multiple screw thread advances along its axis in one turn is called lead. 

The calculation for the multi   –start thread are identical with those required for a single 

start  thread.  The  ratio  depends  upon  the  relationship  between  the  pitch  of   the  lead 

screw of  the machine, and the lead, but not the pitch, of  the thread to be cut. 

This may be written as: 

Driver Pitch  Lead o f  the screw to be cut 

‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐Driven Pitch  Pitch of  the Lead screw 

The cutting procedure of  multi start thread  is similar to that of  single start threads.  In 

multi‐ start threads, circumference of  the    job should be divided equally  in to as many 

part as there are starts on the threads, and every parts or division of  the circumference 

of  the   job becomes the starting point for the new thread. 

Cutting tapered thread:‐

The  surface  is  first  turn  taper  to  the  required  angle  by  any  one  of   the  taper  turning 

methods described before. The thread cutting tool is then set perpendicular to the lathe 

axis  and  not  to  the  tapered  surface.  To  produce  an  accurate  thread  a  taper  turning 

attachment is used. This is swiveled to be the half  taper angle. The thread is finished in 

the usual manner. 

Q ‐ 8 Writes short notes on: 

I.  Lathe operations:‐The  various  operations  have  been  performed  on  the  lathe machine  to  generate  the 

desired shape. 

a)  Turning:‐

Page 41: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 41/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

41 

Turning is by far the most commonly used operation in a lathe. In this, the work held in 

the spindle is rotated while the tool is fed past the work piece in a  direction parallel to 

the axis of  rotation. The surface thus generated is a cylindrical surface.( fig 4.1) 

b)  Facing :‐

Facing  is  an operation  for  generating  flat  surfaces  in  lathes.  The  feed,  in  this  case,  is 

given  in a direction perpendicular  to  the axis of   revolution. The tool used should  thus 

have  an  approach  angle  suitable  so  that  it would  not  interfere with  the work  piece 

during the tool feeding. 

Also,  the  radius of  work piece at  the contact point of   tool varies  continuously, as  the 

tool  approaches  the  center.  Thus,  the  resultant  cutting  speed  continuously  varies  in 

facing,  starting  at  the  highest  value  at  the  circumference,  to  almost  zero  near  the 

center. Since the cutting action and the surface finish generated depend on the actual 

cutting speed of  the work piece, due carte has to be taken of  this fact. 

c)  Knurling:‐

Knurling is a metal working operation done in a lathe. In this, a knurling tool having the 

requisite  serrations  is  forced  on  to  the work  piece material,  thus  deforming  the  top 

layer, as  shown  in  fig.  this  forms a  top surface, which  is  rough and provides a proper 

gripping surface. 

d)  Parting :‐

Parting and grooving are similar operations. In this, a flat‐ nosed tool would plunger cut 

the work piece with a  feed  in the direction perpendicular  to  the axis of   revolution, as 

shown  in  fig. This operation  is generally  carried out  for  cutting off   the part  from  the 

parent material. When  the  tool  goes  beyond  the  center,  the  part would  be  severed. 

Otherwise,  a  rectangular  groove  would  be  obtained.  It  is  also  possible,  in  similar 

operation, to use a special form of  a tool to obtain the specific groove shape. 

e)  Drilling:‐

Drilling  is the operation of  making cylindrical holes  into the solid material, as shown  in 

fig. A twist Drill is held in the quill of  the tailstock, and is fed into the rotating work piece 

by feeding the tailstock quill. Since the work piece is rotating, the axis of  the hole is well‐

maintained, even when the drill enters at an angle initially. The same operation can also 

Page 42: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 42/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

42 

be used for other hole making operations, such as center drilling, counter sinking, and 

counter  boring.  This operation  is  limited  to holes  through  the  axis  of   rotation  of   the 

ends. 

f)  Boring:‐

Boring  is  the operation of  enlarging a hole already made by a single point boring  tool 

turned as boring bar, as shown in fig. The operation is somewhat similar to the external 

turning operation.  In view of   the  internal operation,  it  is more  restricted.  The cutting 

forces experienced are somewhat more than the external operation. Also, the tool used 

is  less  rigid  compared  to  tuning  tool,  and  as  a  result,  it  cannot withstand  the  large 

cutting forces. Thus, the process parameters used are somewhat lower than those used 

for turning. Boring is used for generating an accurate hole with good surface finish. 

II.  Time estimation for turning operation:‐

The  total  time  in  completing  the    job by machining will  includes many  factors  such as 

actual  time  taken  in machining  (cutting  time),  time  required  in  setting  of     job,  time 

required in setting of  tool or tools and handling time, etc. The method of  computing the 

actual machining or cutting time is given below: 

Suppose the work is to be turned through the length of  l mm 

l1 = the distance required for feeding the tool crosswise, to increase the depth of  cut in 

mm. 

l2 = over travel of  the tool in mm at the end of  the each cut. 

t = Depth of  cut in mm. 

f 1= feed in mm per revolution. 

N = speed in rpm of  the work. 

n = total no of  cuts taken for obtaining the required diameter of  the feed. 

L1 = total distance, in mm that the tool travels in the direction of  the feed. 

Now, the distance travel by the tool in the direction of  the feed in a single cut 

= l + l1 +l2 = L (say) 

Page 43: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 43/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

43 

Therefore, the total distances L1is given by: 

L1 = L x n mm 

Also the amount of  feed (f) per minute is given by 

f  = f 1 x N mm 

The Time T,  in minutes, required  for the tool to move through the complete  length L1 

mm will be computed by the formula: 

L1 

T =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐minutes 

f  

L x n 

=  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐minutes 

f  1 x N 

III.  Carriage:‐

The lathe carriage serves the purpose of  the supporting, guiding and feeding the tool against the    job during  the operation on the  lathe.  It consists of   the  following main 

parts. 

Fig. the carriage 

Page 44: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 44/144

Page 45: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 45/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

45 

engaged. If  the dial turns, the graduations pass a fixed reference line. The half ‐ nut is 

closed  for all even  threads when any  line on  the dial coincides with  the  reference 

line.  For  all  odd  threads,  the  half   nut  is  closed  at  any  number  line  on  the  dial 

determined from the charts. If  the pitch of  the thread to be cut is an exact multiple of  the pitch of  the lead screw, the thread is called even thread otherwise the thread 

is called odd thread. 

In case of  dial the rule for determining the dial division is: 

In  the  case  of  metric  thread,  the  product  of   the  pitch  of   the  lead  screw  and  the 

number of  the teeth on the worm wheel must be an exact multiple of  the pitch of  

the thread to be cut.  In the case of  the English threads, the product of  the threads 

per  inch  to be cut and  the number of   teeth on  the worm wheel must be an exact multiple of   the number of   threads per  inch of   the  lead  screw. For example,  if   the 

pitch of  the  lead screw is 6 mm and the worm wheel has 15 teeth, the product will 

be 90, such as 1, 1.25, 1.5, 2, 2.25, 3, 3.75, 4.5, 6, 7.5, 9, 10, 15, 30, 45, 90, may be 

pick up when any line of  the dial coincide with the reference line. For picking up the 

threads of  different pitches, a set of  worm wheel is used to give desired value. 

V)  Lathe size and its specification: In order  to  specify  the  lathe,  the no. of  parameters  is used based on  the  specific 

applications. The major elements used  for  specification  should  invariably be based 

on the components that are manufactured in the  lathe. The following are the basic 

elements generally specified for the capability of  the lathe machine. Fig 

•  Distance between centers:‐ specifies the maximum length of  the    job that can be 

turned in the lathe. •  Swing over  the bed:  ‐ specifies  the maximum diameter of   the    job  that  can be 

turned in the lathe machine, generally restricted to small length   jobs. 

•  Swing over the cross slide:‐ specifies the maximum diameter of  the    job that can 

be  turned  in  the  lathe machine  with  the    job  across  the  cross  slide, which  is 

generally the case 

Page 46: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 46/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

46 

Through the above gives the basic capacity of  the machine as shown in fig. there are a 

no. of  other  factors  that  should also be  specified  to  fully describe  the  lathe machine. 

They are:‐

•  Horse power of  the motor. 

•  Cutting speed range. 

•  Feed range. 

•  Screw cutting capacity 

•  Accuracy achievable 

•  Spindle nose diameter and hole size. 

Page 47: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 47/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

47 

SHAPER MACHINES AND SLOTTING MACHINES 

Page 48: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 48/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

48 

Unit III 

Q  ‐1 Explain with neat sketch crank and slotted  lever mechanism used  in shaper? Show how the Quick 

return of  tool is accomplished. 

Q  ‐2 what are the various shaper operations? 

Q  ‐3 Explain with neat sketch Whitworth quick return mechanism used in shaper? 

Q  ‐4 what are various parts and their functions of  slotter machine? 

Q  ‐6 Explain in short with neat sketch the Hydraulic mechanism in shaper machine. 

Q  ‐7 Explain with neat sketches:‐

i)  Table feed mechanism in shaper. 

ii)  Q  ‐13 describes in brief  the puncher slotter and tool room slotter. 

Q  ‐8 State the function of  the following parts of  shaper. 

i)  Cross rail 

ii)  Clapper box 

iii)  Tool head 

Q  ‐ 9 what are the various parts and their functions of  shaper machine? 

Page 49: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 49/144

 NAGPUR 

 

Q ‐1 Exp

how th

Ans‐ cr

transmi

individu

bull gea

on the s

to the c

the cra

at a uni

within  t

pivoted 

the  roc

rotates 

will rota

in  the  s

Thus, thram. 

INSTITUTE

lain with n

 Quick ret

nk  and  sl

ted to the 

al motor o

r may be c

tep cone p

ntre of  th

k pin 11 is 

form spee

he  slotted 

at 15 at it

er arm  is 

causing th

te on the 

lotted  link 

e rotary m

 

OF TECHNO

 

eat sketch

rn of  tool 

otted  link 

bull gear 

overhead 

anged by 

ulley. Bull 

bull gear 

fitted. Rot

. Sliding b

link 9.  Th

 bottom e

forked and

 crank pin 

rank pin ci

9 giving  it 

otion of  th

 

OGY  

Question 

crank and

is accompl

mechanis

4 through 

line shaft 

ifferent c

ear 14 is 

is radial sli

ation of  th

lock 12 w

  slotted  li

d attache

 connecte

to rotate t

rcle, and a

a  rocking 

e bull gear 

ank with s

 

slotted li

ished. 

is  as  sh

the pinion 

hrough sp

mbination 

large gea

e 16 whic

 bull gear 

ich  is mou

k 9 whic

 to the fr

  to  the  ra

he sliding 

the same 

ovement 

is convert

 

olution 

k mechani

wn  in  fig. 

1 which r

ed control

of  gearing 

mounted 

carries a 

will cause 

nted upon

  is also  kn

me of  the 

m block 8 

lock 12 fa

time will 

which  is c

d to recip

Manufacturi

sm used i

The  moti

ceives its 

mechanis

for simply 

within the 

sliding blo

the crank 

the crank 

own as  th

column. T

by a pin. 

tened to t

ove up an

ommunica

rocating m

g process‐I

 shaper? S

n  or  pow

otion fro

. Speed o

hifting th

column. B

k 10 into 

in 11to re

pin 11  is 

rocker  a

e upper e

s  the bull 

he crank pi

 down th

ed  to  the 

ovement o

3rd 

semest

how 

er  is 

an 

f  the 

belt 

lted 

hich 

olve 

itted 

m  is 

d of  

gear 

n 11 

slot 

ram. 

f  the 

Page 50: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 50/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

50 

Fig. 3.1 Principle of  quick return mechanism  Fig.3.2 Quick Return Motion 

The principle of  quick return motion is illustrated in fig. when the link is in the position 

PM, the ram will be at the extreme backward position of  its stroke, and when it is at PN, 

and  the  extreme  forward  position  the  ram will  have  been  reached.  PM  and  PN  are 

shown tangent to be crank pin circle. The forward cutting stroke, therefore, takes place 

when the crank rotates to the angle C2L C1. It  is evident that the angle C2K C1 made by 

the  forward or cutting stroke  is greater  than  the angle C2L C1 described by  the  return 

stroke.  The  angular  velocity  of   the  crank  pin  being  constant  the  return  stroke  is, 

therefore, completed within a  shorter  time  for which known as  quick  return motion. 

The  ratio  between  the  cutting  time  and  the  return  time may  be  determined  by  the 

formula: 

Cutting time  C2K C1 

‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

Return time  C2L C1 

Cutting time to return time ratio usually varies between 2:1 and the practical limit is 3:2 

The only disadvantage lies with this mechanism is that the cutting speed and the return 

speed is not constant throughout these stroke. It is minimum when the rocker arm is at 

the two extremities and the speed is maximum when the rocker arm is vertical. 

Q ‐2 what are the various shaper operations? 

Ans‐ A shaper is a versatile machine tool primarily designed to generate a flat surface by 

a single point cutting tool. But  it may also be used to perform many other operations. 

The different operations which a shaper can perform are as follows:‐

1)  Machining horizontal surface. 2)  Machining vertical surface. 3)  Machining angular surface 4)  Cutting slots, grooves, and keyways 5)  Machining irregular surfaces 

Page 51: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 51/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

51 

6)  Machining splines or cutting gears. 

Machining horizontal surface: ‐

Fig.3.3 Machining horizontal surface 

Machining horizontal surface on a work piece. A shaper is mostly used to machine a flat, 

true surface on a work piece held  in a vise or other holding devices. After the work  is 

properly  held  on  the  table,  a  planning  tool  is  set  in  the  tool  post  with  minimum 

overhang. The table is raised till there is a clearance of  25 to 30 mm between tool and 

the work piece. The length of  stroke should be nearly 20 mm longer than the work and 

the position of  stroke is so adjusted that the tool begins to move from distance of  12 to 

15 mm before the beginning of  the cut and continues to move 5 to 8 mm after the end 

of  the cut. Proper cutting speed and feed is then adjusted. Short strokes should be given with slow speed. Both roughing and  finishing cuts are performed to complete the    job. 

For roughing cut speed  is decreased but feed and depth of  cut  increased. Depth cut  is 

adjusted by rotating the down feed screw of  the tool head. The amount of  depth of  cut 

is adjusted by a micrometer dial. The depth of  cut for roughing work usually ranges from 

1.5 to 3 mm while the finishing work it ranges from 0.075 to 0.200 mm. feed is adjusted 

Page 52: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 52/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

52 

about one half  the width of  the cutting edge of  the tool so that each cut will overlap the 

last cut giving a smooth surface finish. 

Machining vertical surface: ‐

Fig. 3.4 Machining vertical surface 

1)  Apron  2)  work 

Machining vertical surface on a work piece. A vertical cut is made while machining the 

end of  a work piece, squaring up a block or cutting shoulder. The work is mounted in the 

vise or directly on the table and the surface to be machined is carefully aligned with the 

axis of  the ram. Aside cutting tool is set on the tool post and the position and length of  

stroke  is  adjusted.  The  vertical  slide  is  set  exactly  at  zero  position  and  the  apron  is 

swiveled in a direction away from the surface being cut. This is necessary to enable the 

tool to move upwards and away from the work during return stroke. This prevents the 

side of  the tool  from dragging on the planed vertical surface during return stroke. The 

down feed is given by rotating the down feed screw by hand. The feed is about 0.25 mm 

Page 53: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 53/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

53 

Given at the end of  each return stroke. Both roughing and finishing cuts are performed 

to complete the   job. 

Machining angular surface: ‐

Fig. 3.5 Machining angular surface 

1)  Work 2) Apron  3) Swiveling angle 

Machining of  an angular surface on a work piece. An angular cut  is made at any angle 

other than a right angle to the horizontal or to the vertical plane. The work is set on the table  and  the  vertical  slide  of   the  tool  head  is  swiveled  to  the  requires  angle  either 

towards  left  or  towards  right  from  the  vertical  position.  The  apron  is  then  further 

swiveled away from the work so that the tool will clear the work during return stroke. 

The down  feed  is given by  rotating  the down  feed screw. Angular surface can also be 

machined  in a universal shaper or by using a universal vise without swiveling  the  tool 

head. 

Cutting slots, grooves, and keyways: ‐

Page 54: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 54/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

54 

Fig. 3.6 Cutting slots, grooves, and keyways 

1)  Vise  2) Tool  3) Work  1)Too bit  2) Work  3) Vise 

With suitable tools a shaper can very congenitally machine slots or grooves on a work or 

cut external keyways on  shafts and  internal key ways on pulleys or gears. For  cutting 

slots or keyways a square nose tool similar to a parting tool is selected illustrates cutting 

of  external keyways and cutting of  internal keyways in shaper. External keyways are cut 

on a shaft by  first drilling ahole at  the blind end of   the keyways. The diameter of   the 

holes  should be 0.5  to 0.8 mm oversize  than  the width of   the keyway and  the depth 

should be about 1.5 mm larger than the depth of  the keyway. This necessary to leave a 

clearance  on  the  tool  at  the  end  of   the  stroke.  The  length  and  position  of   stroke  is 

carefully adjusted  so  that  the  stroke will  terminate exactly at  the clearance hole. The speed is reduces while cutting a keyways. Internal keyway is cut by holding the tool on 

special tool holder so that the tool post will not hit against the work at the end of  the 

stroke. The  clapper block  is  locked  in  the clapper box  to prevent  the  tool  from  lifting 

during return stroke. Lubrication is necessary on the work to prevent the cutting edge of  

the tool from wear due to dragging. 

Machining irregular surfaces: ‐

Page 55: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 55/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

55 

Fig.3.7 Machining irregular surfaces 

A  shaper  can  also  produce  a  contoured  surface  i.e.  a  convex  or  concave  surface  of  

combination  of   any  of   the  above  surface.  To  produce  a  small  contoured  surface  a 

forming tool  is used.  If  the curve  is sufficiently  large, power cross feed  in conjunction 

with a manual down feed is so adjusted that the tool will trace the required contour. If  

the counter has too many ups and downs both the feeds are operated by hand. A round 

nose tool  is selected for machining  irregular surfaces. For a shallow cut the apron may 

be set the vertical but if  the curve is quite sharp, the apron is swiveled towards right or 

left away from the surface to be cut. Machining of  a concave surface using a round nose 

tool. 

Machining splines or cutting gears:‐ By using and  index  centre,  illustrated  in gear or 

equally, spaced spline may be cut. The work is mounted between two centers and spline 

is cut similar to the cutting of  a keyway. After the first spline is cut, the work is rotated 

through a predetermined amount by using the index plate and index pin. The periphery 

of  a gear blank  is divided, and equally spaced grooves are cut by using an  index plate 

having proper hole circles. While cutting gear a formed tool is used. 

Q ‐3 Explain with neat sketch Whitworth quick return mechanism used in shaper? 

Ans‐ Whit worth quick return mechanism is simple line diagram of  the mechanism. The 

bull gear mounted on large fixed pin upon which it is free to rotate. The crank plate 4 is 

pivoted essentially upon the fixed pin at 5. Fitted on the face of  the bull gear is the crank 

Page 56: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 56/144

 NAGPUR 

 

pin  2  o

provide

connectrotate a

circle o

point 5 

will rota

movem

reciproc

 

but wh

been re

backwa

complet

position

time ta

return 

T

closer o

position 

Q ‐4 wh

Ans‐ Th

1)  B2)  C

 INSTITUTE

the  top 

on the cr

s  the crant a consta

 a reduce 

ith a vari

te in a circ

nt of  the 

ating of  th

hen the p

n the pin i

ached. Wh

d position 

ed when  t

 to the ba

en by the 

otion is o

he length 

r away  fro

 of  pin 7 o

t are vari

 different 

ase 

olumn 

OF TECHNO

 

IG.3.8 Whi

of   is mou

ank plate 

plate by t speed th

2 and slid

ble angula

le and rota

ram simila

 ram pass

in 2 is at th

 at the po

en the pin 

to the for

he pin 2  t

kward pos

crank pin 

tained by 

f  stroke o

m the pivo

 the ram. 

us parts a

parts of  a s

OGY  

Question 

tworth qui

ted  the  sl

. At the ot

 pin 9 an crank pin

ing block 

r velocity. 

ry motion 

to the cr

s through 

e position 

ition B, th

2 travels 

ard positi

avels  fro

ition. As th

 to travel 

he mecha

 the ram 

t 5. The p

d their fu

lotting ma

 

ank with s

 

ck return 

iding  bloc

er end of  

the  ram 2 with the

 will caus

in 9 fitted 

f  the pin 

nk and co

the pin 5 a

C the ram 

extreme 

rom C to 

n in the c

 B  to C o

e angle vel

through a

ism. 

ay be cha

sition of  s

ctions of  s

hine are:‐

 

olution 

echanism

  3.  Slidin

the crank 

8 by a pin sliding blo

 the crank 

on the oth

 will be co

necting r

nd is norm

will be at e

orward po

 the crank

tting strok

  the pin 9

ocity of  th

d an arc c

ged by sh

troke may 

lotter mac

Manufacturi

  block  3  f 

late 4, a c

7. When bck 3 will r

plate to r

er end of  t

nverted in

d mechani

l to the lin

xtreme ba

sition of  th

 pin 9 pas

e, and the 

passes  fr

 crank pin

overing BD

ifting the p

be altered

ine? 

g process‐I

 

ix  into  the

nnecting 

ull gear witate on a 

tate abou

e crank pl

o reciproc

sm. The a

e A5. 

kward po

e ram will 

es throug

return stro

m  the  for

 is uniform

C. Thus a 

osition of  

by shiftin

3rd 

semest

  slot 

od 6 

ll be rank 

t the 

te 4 

ting 

is of  

ition 

have 

the 

ke is 

ard 

, the 

uick 

in 9 

the 

Page 57: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 57/144

 NAGPUR 

 

3)  S4)  C5)  R6)  R7)  R8)  F

 

Base or 

the ma

the sad

Column

houses 

the colu

Saddle: 

away fr

the wor

cross sli

Cross‐ s

moved 

either b

Rotatin

cross  sli

gear co

 INSTITUTE

addle 

ross‐ slide 

otating ta

am and toam drive 

eed mecha

 

Bed: ‐ the 

hine. The 

le is moun

:  ‐ The col

riving me

mn is accu

‐ The  sad

m the col

k. The top 

e. These g

lide:‐ The 

arallel to 

hand or 

table: ‐ T

de. The  ta

nected to 

OF TECHNO

 

le 

l head assechanism 

nism 

FI

base is rigi

op of  the 

ted. The gu

mn  is the 

hanism of  

ately finis

le  is mou

mn either 

face of  the 

uide ways 

ross slide i

he face of  

ower to su

he rotary t

le may b

the unders

OGY  

Question 

mbly 

.3.9  main 

ly built to 

bed  is accu

ide ways a

vertical m

the ram a

ed for pro

ted upon 

by power 

saddle is a

are perpen

s mounted

the colum

pply cross 

ble is a ci

  rotated b

ide of  the 

ank with s

 

parts of  sl

take up all

rately finis

re perpen

mber whi

d feeding 

iding way 

he guide 

r manual 

ccurately fi

dicular to t

 upon the 

. The mov

eed. 

cular tabl

y  rotating 

able. The 

olution 

tter. 

the cuttin

hed to pro

icular to t

ch  is cast  i

echanism

on which t

ays and 

ontrol to 

nished to 

he guide w

uide ways

ement of  t

 which is 

a worm w

otation of  

Manufacturi

 

forces an

vide guide 

e column 

ntegral wit

. The front

he ram reci

ay be mo

upply long

rovide gui

ays on the 

of  the sad

he slide m

ounted o

hich mesh

the table 

g process‐I

d entire lo

ways on 

ace. 

h the base

 vertical fa

procates.

ved  towar

itudinal fe

de ways fo

base. 

dle and m

y be contr

 the top o

s with a 

ay be eff 

3rd 

semest

d of  

hich 

and 

ce of  

s or 

d to 

r the 

y be 

olled 

f  the 

orm 

cted 

Page 58: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 58/144

Page 59: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 59/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

59 

against reservoir lever altering the direction of  stroke of  the piston and the cycle is thus 

repeated. 

Fig.3.10 hydraulic shaper mechanism. 

The quick return motion is affected due to the difference in stroke volume of  the 

cylinder at both ends, the left hand end being smaller due to the presence of  the piston 

rod. As the pump is constant discharge one, within a fix period, the same amount oil will 

be pumped into the right or to the left hand side of  the cylinder. This will mean that the 

same  amount  of   oil  will  be  packed  within  a  smaller  stroke  volume  causing  the  oil pressure to rise automatically and increasing the speed during the return stroke. 

The length and position of  stroke is adjusted by shifting the position of  reversing dogs. 

The cutting  speed may be changed by controlling  the  throttle valve 3 which  regulates 

the  flow  of   oil. When  the  throttle  valve  is  partially  closed  the  excess  oil  flows  out 

through  the  relief   valve 11  to  the  reservoir maintain uniform pressure during  cutting 

stroke. A hydraulic shaper is now widely used for having many advantages. 

Q ‐6 Explain

 with

 neat

 sketches:

Table feed mechanism in shaper 

Ans‐ The automatic cross  feed mechanism of   the  table  is very  simple. This  is done by 

rotating  a  ratchet wheel, mounted on  cross  feed  screw C  by  the  same  amount  each 

time. This enables  a  corresponding equal  rotation of   the  cross  feed  screw after each 

stroke. The complete mechanism is as follows: 

Page 60: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 60/144

 NAGPUR 

 

It consis

and to t

to  the  l

about t

set ecce

which is

being e

turn, m

more  t

moves t

 

power f 

the retu

In  som

compar

 centre a

and vic

require

coarse f 

 

INSTITUTE

Fig. 3.1

ts of  slott

his is attac

ower  end 

e screw C

ntric with 

driven by 

centric wi

kes the ro

eth  and  t

he table. 

ote, that t

eed to ope

rn stroke 

latest  typ

tively mor

ariation in nd the ce

 versa. Th

 on  the    jo

eed is nee

 OF TECHNO

 

automati

d disc, whi

ed a conn

of   the  roc

, and at  its

he slotted 

the bull ge

h the disc 

cker arm 

us  transm

 

he  lower e

rate in eith

nly. If  oth

es of   shap

e efficient 

the feed ctre of  adju

 amount o

b. For  rou

ed. Agains

OGY  

Question 

table fee

ch carries 

cting rod. 

er  arm  o

 upper en

disc centr

r.  As the 

centre, ca

o swing a

it  an  inter

nd of  the 

er directio

rwise the 

ers,  cam d

nd provid

n be provistable pin. 

f  feed to b

h machini

t this, a fin

 

ank with s

 

mechanis

 T‐slot, in 

The other 

the  pawl 

carries a 

. The slott

isc rotate

ses the c

out the sc

ittent m

awl  is b

, but the 

mechanis

riven  feed 

d a wider 

ded by varLarger the

e given lar

ng heavier 

r feed is e

 

olution 

of  a sha

this slot is 

end of  the 

mechanis

spring  loa

ed disc at i

 through t

nnecting 

rew C to 

tion  to  th

veled on 

ame shoul

 will be su

mechanis

range of  fe

ying the di set distan

gely depe

cuts are e

mployed in

Manufacturi

 

er. 

fitted and 

connecting

.  The  roc

ed pawl, a

ts back car

his gear th

od to reci

ove the p

e  cross  fe

ne side. T

d be set to 

bjected to 

are prov

eds. 

stance R be greater 

ds upon t

mployed a

 finishing o

g process‐I

adjustable 

rod is atta

er  arm  s

djustable 

ries a spur 

adjustabl

rocate. Th

wl over o

d  screw 

is facilitie

 operate d

a severe st

ided whic

tween thill be the 

e type of  

nd  therefo

perations.

3rd 

semest

  pin 

ched 

ings 

in  is 

gear 

e pin 

is,  in 

e or 

hich 

the 

ring 

ress. 

are 

disc feed 

inish 

re, a 

Page 61: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 61/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

61 

Q ‐7 Describes in brief  the puncher slotters and tool room slotters. 

Ans‐ Puncher slotters:  ‐ Puncher slotters are heavy duty machines. Usually such    jibs are 

machined on these machines which are comparatively heavier and have been previously 

brought roughly to the required shape through other operation  like sawing, forging or stamping etc. the slotting machine is then used to cut of  the surplus metal and finished 

the work to the required shape and size. According to the nature of  the work, either a 

square or circular table can be fitted on the machine. 

Tool  room slotters:  ‐ these slotting machines are precession  type  is used  for accurate 

machining.  Usually  titling  type  of   frame  is  provided  in  these  machines  to  enable 

machining  at  different  angles.  Slotted  link  type  drive  is  commonly  used  in  these 

machines. Rest of  the construction is similar to that of  a production slotter. 

Q ‐8 State the function of  the following parts of  shaper. 

Cross rail:  ‐ The cross rail is mounted on the front vertical guide ways of  the column. It 

has to parallel guide ways on its top  in the vertical plane that are perpendicular to the 

ram axis. The table may be raised or lowered to accommodate different sizes of     jobs by 

rotating  an  elevating  screw which  causes  the  cross  rail  to  slide  up  and  down  on  the 

vertical face of  the column. A 

Horizontal cross feed screw which  is  fitted within the cross rail and parallel to the top 

guide ways of  the cross rail actuates the table to move in cross wise direction. 

Clapper box: ‐

The two vertical walls on the apron called clapper box houses the clapper block which is 

connected to it by means of  a hinge pin. The tool post of  is mounted upon the clapper 

block on the forward cutting stroke the clapper block feeds securely to the clapper box 

to make a rigid tool support. On the return stroke a slight functional drag of  the tool on the work  lifts the block out of  the clapper box a sufficient amount preventing the tool 

cutting edge from the dragging and consequent wear. 

Tool head: ‐ The tool head of  a shaper holds the tool rigidly provides vertical and angle 

feed movement of  the tool and allows the tool to have and automatic relief  during  its 

return stroke. The vertical  slide of   the  tool head has a swivel base which  is held on a 

Page 62: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 62/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

62 

circular  seat on  the  ram. The swivel base  is graduated  in degrees,  so  that  the vertical 

slide may be said perpendicular so the work surface or at any desired angle. By rotating 

the down feed screw handle, the vertical slide carrying the tool executes down feed or 

angle feed movement while machining vertical or angle surface. The amount of  feed or depth of  cut may be adjusted by of  micrometer dial on the top of  the down feed screw. 

Apron consisting of  clapper box, clapper block and tool post is clamped upon the vertical 

slide by a screw. By releasing the clamping screw, the apron may be swiveled upon the 

apron swivel pin either towards  left or towards right with respect to the vertical slide. 

This  arrangement  is necessary  to provided  relief   to  the  tool while making  vertical or 

angle cuts. The  two vertical walls on  the apron called clapper box houses  the clapper 

block which is connected to it by means of  a hinge pin. The tool post of  is mounted upon 

the clapper block on the forward cutting stroke the clapper block feeds securely to the 

clapper box to make a rigid tool support. On the return stroke a slight functional drag of  

the tool on the work lifts the block out of  the clapper box a sufficient amount preventing 

the tool cutting edge from the dragging and consequent wear. The work surface is also 

prevented from any damage due to dragging illustrates the tool head of  shaper. 

Q ‐ 9 what are the various parts and their functions of  shaper machine? 

The working principle of  shaper  is  illustrated  in  fig.  in case of  shaper, the    job  is rigidly 

held in a suitable device like vice or clamp directly on the machine table. The tool is held 

in a tool post mounted on the ram of  the machine. This ram reciprocate to and fro and, 

in  doing  so, makes  the  tool  to  cut  the material  in  the  forward  stroke. No  cutting  of  

material  takes  place  during  the  return  stroke  of   the  ram. Hence,  it  is  termed  as  idle 

stroke.  In case of  draw cut shaper, the cutting takes place  in the return stroke and the 

forward stroke in an idle stroke. The   job is given and the index feed (equal amount after 

each cut) in a direction normal to the line of  action of  the cutting tool. 

Principle part of  a shaper: 

Page 63: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 63/144

 NAGPUR 

 

1)  T

 

a)  Bo

b)  Cf 

s

I

g

c)  CT

p

r

  j

d

d)  T

 INSTITUTE

able support 

ase:  ‐ it is 

ther parts 

olumn: ‐ It 

r the ope

pport for 

case of  t

n  its top  i

uide ways 

ross rail:‐

he cross ra

arallel gui

m axis. T

bs by  rot

own on th

orizontal c

p guide w

able:‐

OF TECHNO

 

Fig.3.

2) Table 3) Cl

a heavy an

f  the mac

is a box ty

ating mec

other parts

e hydrauli

 carries m

t its front. 

il is mount

e ways on 

e table ma

ting an el

 vertical fa

ross feed s

ays of  the 

OGY  

Question 

12 parts o

apper box 4)

d robust c

ine which 

e cast iro

anism of  

of  the ma

 shaper, it 

chined w

d on the f 

its top  in 

y be raise

vating  scr

ce of  the c

crew whic

ross rail ac

 

ank with s

 

a shaper 

Apron Clam

st iron bo

are mount

 body mou

he machin

hine such 

carries th

ys,  in whi

ront vertic

he vertica

 or lower

w which 

lumn. 

is fitted w

tuates the 

olution 

ing bolts 5) 

y which a

ed over it.

nted on th

e and the 

as cross rai

 hydraulic 

h the ram 

l guide wa

l plane tha

d to acco

auses  the 

ithin the c

table to m

Manufacturi

 

down feed h

ts as a su

e base and 

electrical. 

l and ram.

drive mec

reciprocat

ys of  the c

t are perp

modate d

cross  rail 

oss rail an

ve in cros

g process‐I

nd wheel 

port for al

acts as ho

It also acts 

tc. 

anism insi

es, and ve

lumn. It h

ndicular t

ifferent siz

to  slide up

 parallel t

 wise direc

3rd 

semest

l the 

sing 

as a 

e it. 

tical 

as to 

the 

es of  

and 

the 

tion. 

Page 64: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 64/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

64 

It is made of  cast iron and has a box type construction. It holds and supports the 

work during the operation and slides along the cross rail to provide feed to the 

work. T slot are provided on its top and sides for securing the work to it 

e)  Ram:‐It is also an iron casting, semicircular in shape and provided with rib construction 

in  side  for  rigidity and  strength.  It  carries  the  tool head and  travels  in dovetail 

guide ways to provide a straight line motion to the tool. It carries the mechanism 

for adjustment of  ram position in side it. 

f)  Tool head: ‐The tool head of  a shaper holds the tool rigidly provides vertical and angle feed 

movement of  the tool and allows the tool to have and automatic relief  during its 

return stroke. The vertical slide of  the tool head has a swivel base which  is held 

on a circular seat on the ram. The swivel base is graduated in degrees, so that the 

vertical  slide may be  said perpendicular  so  the work  surface or  at  any desired 

angle. By rotating the down feed screw handle, the vertical slide carrying the tool 

executes down  feed or angle  feed movement while machining vertical or angle 

surface. The amount of   feed or depth of  cut may be adjusted by of  micrometer 

dial on the top of  the down feed screw. Apron consisting of  clapper box, clapper 

block and tool post is clamped upon the vertical slide by a screw. By releasing the 

clamping  screw,  the  apron may  be  swiveled  upon  the  apron  swivel  pin  either 

towards left or towards right with respect to the vertical slide. This arrangement 

is necessary to provided relief  to the tool while making vertical or angle cuts. The 

two vertical walls on the apron called clapper box houses the clapper block which 

is connected to it by means of  a hinge pin. The tool post of  is mounted upon the 

clapper block on  the  forward cutting stroke  the clapper block  feeds securely  to 

the  clapper  box  to  make  a  rigid  tool  support.  On  the  return  stroke  a  slight 

functional drag of   the  tool on  the work  lifts  the block out of   the clapper box a sufficient  amount  preventing  the  tool  cutting  edge  from  the  dragging  and 

consequent wear. The work  surface  is also prevented  from any damage due  to 

dragging illustrates the tool head of  shaper. 

Page 65: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 65/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

65 

g)  Vice:‐It is a    job holding device and is mounted on the table. It holds and supports the 

work during  the operation. Alternately,  the    job  can be directly  clamped  to  the 

machine table. 

MILLING MACHINE AND IT’S OPERATIONS:‐ 

Page 66: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 66/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

66 

UNIT‐IV 

Q ‐1 Explain with a neat sketch Universal Milling Machine. 

Page 67: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 67/144

 NAGPUR 

 

Univers

adopte

distingu

is mounswivelle

can be 

spindle. 

incorpo

is  fed  a

helical 

milling 

increas

milling 

produc

all conv

every  t

univers

very acc

 

Table  2

movem

connect

wheel 

INSTITUTE

l Milling 

to a very 

ished from 

ted on a cid to any a

wivelled a

Thus  in 

ated in a 

t  an  angle 

illing ope

ttachmen

d by the u

attachmen

 spur, spir

ntional m

pe  of   op

l machine 

urate wor

 

.  Hand  w

nt 4.  Tabl

ions 7. M

or  longitu

 OF TECHNO

 

achine: A 

wide rang

a plain mil

cular swivgle up to 

bout  is ve

  universa

lain millin

to  the mil

ation whic

  is used. T

e of  speci

t,  rotary 

l, bevel ge

illing opera

rations  th

is, therefo

Fig 4.1 Un

heel  for  s

e  stop 5. 

tor  for au

dinal  feed 

OGY  

Question 

universal 

of  milling 

ling machi

lling base 5 degree 

tical axis 

l  milling 

machine, 

ling  cutter

 cannot b

he capacit

l attachme

ttachment

ars, twist d

tion. It ma

t  can  be 

e, essenti

iversal mill

election  o

and whe

omatic  fe

10.  Over

 

ank with s

 

illing ma

operation

e in that t

hich has n either s

nd set an 

achine,  i

the table 

.  This  addi

 done on 

of  a univ

nts such a

,  slotting 

rills, ream

 also be e

performed 

lly a tool r

ing machin

f   spindle 

l  for  feed 

d 8.  Leve

an  11.  C

 

olution 

hine  is so 

. A univer

he table o

egree graide of  the 

angle oth

  addition 

ay have a 

tional  feat

 plain milli

ersal millin

 dividing h

attachmen

rs, milling 

mployed 

on  a  sha

oom mach

3.  Adjusta

selection 

for  vertic

ver  for 

Manufacturi

named be

al milling 

universal 

ations andormal pos

r  than  rig

to  three 

fourth mo

ure  enable

ng machin

g machine 

ead or ind

t,  etc.  Th

cutters, et

ith advant

er  or  on 

ine design

 

ble  stop 

.  Terminal

l and  cro

ain  drive 

g process‐I

ause  it m

achine ca

illing ma

 the tale cition. The 

t angles  t

movemen

ement wh

s  it  to  per

 unless a 

is conside

x head, ve

  machine 

. besides 

ge for an

a  drill  pre

d to prod

or  longitu

  box  for 

s  feed 9. 

12.  Arbo

3rd 

semest

y be 

n be 

hine 

n be able 

the 

s  as 

en it 

form 

piral 

ably 

tical 

can 

oing 

and 

s.  A 

ce a 

dinal 

ains 

and 

13. 

Page 68: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 68/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

68 

Longitudinal  feed  changing  lever  14.  Hand  wheel  for  cross  travene  15.  Handle  for 

vertical traverse of  knee 16. Base. 

Q ‐2 Name the various types of  cutters used in milling operation. Sketch a Plain milling 

cutter showing its elements. 

Common type of  milling cutters is the following: 

1.  Plain milling cutters 2.  Side milling cutters 3.  End milling cutters 4.  Face milling cutters 5.  Metal Slitting cutters (Slitting saws) 6.  Angle milling cutters 7.  Formed milling cutters 8.  Woodruff ‐key milling cutters 9.  T‐slot milling cutters 10. Fly cutters 

Plain milling cutters 

These milling cutters may have the cutting teeth on their periphery. The teeth may be 

either  straight,  i.e.,  parallel  to  the  axis,  or  helical.  Their  end  faces  are  either  ground 

square with  the  axis  or  slightly  concave  to  reduce  friction.  Thus  no  cutting  action  is 

provided by the side faces. These cutters are employed for milling flat surfaces parallel 

to the axis of  rotation. 

Page 69: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 69/144

 NAGPUR 

 

1.) and up to 2

sot  cutt

teeth. T

cutters 

called h

 

carry le

very he

with les

at all ve

up with 

left han

Side Mil

cutting 

INSTITUTE

Fig 

These cu

he helical mm in wi

ing.  The  la

hese cutte

are used  f 

avy duty s

 

s number 

vy cuts ar

 power co

ry big leng

a number 

to neutra

ling Cutter

eeth on o

 OF TECHNO

 

.2 Plain m

tters inclu

or slab milth and ca

ter  type,  i.

s are mad

r  light wo

lab milling 

Fig 4.

of  teeth, h

 to be em

nsumption.

h is neede

of  short le

lize the en

s: These cu

e or both 

OGY  

Question 

illing cutte

e the light

ling cutterries straig

e.,  slab mi

 to have e

rk and  fini

cutters. Th

4 Fine heli

aving a ste

ployed, sin

 A recomm

, a prefer

ngth cutte

 thrust. 

tters, apar

ides. They

 

ank with s

 

Fig 4.3

 duty plain 

(Fig 2. ant teeth. It 

lling  cutte

ither fine 

shing wor

ey 

al teeth sl

ep helix a

ce they ar

ended pra

ble practi

s with the

t from havi

 are alway

 

olution 

Coarse hel

milling cut

 Fig 3.). Tis usually e

s are eno

itch or co

. The  coar

 

b mill 

gle. They 

capable 

ctice is not 

e  is to ha

ir teeth ru

ng teeth o

 provided 

Manufacturi

ical teeth s

ter or key 

e former tmployed f 

gh  long  a

rse pitch. 

se pitch  te

re commo

f  removin

to use ver

ve the desi

ning alter

n the peri

with a cen

g process‐I

lab mill 

ary cutte

ype is avair key war

d  carry h

ine pitch t

eth  cutter

nly used w

 more ma

 long cutt

red length 

ately righ

hery, also 

ral hole fo

3rd 

semest

 (Fig 

lable and 

lical 

eeth 

are 

here 

erial 

rs. If  

built 

and 

have 

r the 

Page 70: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 70/144

 NAGPUR 

 

purpose

in pairs. 

1.  P

a

sl

c

d

 

2. si

hp

fi

l

l

o

3.  S

p

sit

T

o

4.  I

t

 INSTITUTE

of  mounti

The main 

lain side m

s well as o

ots or  in f 

utters  are 

iameters u

 

alf   side mi

de only. T

elical. Alsoerformed 

nishing an

nger than 

ft hand a

peration b

taggered  t

eriphery o

de to side,en on the 

hey prove 

f  staggere

terlocking 

illing cutt

at their te

 OF TECHNO

 

ng them o

ypes of  sid

illing cutte

n both  sid

ce milling.

available 

p to 200 m

 

Fig 4. 5 

lling cutte

ey can be 

they can by  teeth 

sizing wo

those of  p

d one  rig

ing know

eeth  side 

ly.  These 

  just as thother. Th

very efficie

 tooth sid

side  milli

rs but are 

eth interlo

OGY  

Question 

the arbo

e milling c

rs. They a

es, as  sho

 They can 

in  differen

m. 

tandard o

s. These c

used for f 

e either rirovided  o

k. A distin

lain milling

t hand)  fo

 as straddl

illing  cutt

alternate t

 teeth of  y are com

nt in millin

 milling cu

g  cutters.

sed as uni

ck, as sho

 

ank with s

 

. They are 

tters are t

e made to 

n  in  fig 4

also be us

t  widths  r

 

r plain side 

utters hav

ce milling.

ght hand n  the  peri

t feature 

cutters. T

r milling  t

 milling. 

ers.  These 

eth are o

ood saw, only use

g deep slo

ter is sho

  These  cu

t, consistin

n in Fig 4.

 

olution 

also calle

e followin

have cutti

. They are 

d  in pairs 

anging  fro

milling cut

  teeth on 

The teeth

r  left hanphery  whi

f  these cu

ey are fre

o parallel 

cutters  ca

 opposite 

nd cut alt for keyw

ts but narr

n in Fig 4.

tters  are 

g of  two c

 They can 

Manufacturi

 straddle 

g: 

ng teeth o

normally 

for straddl

m  5  mm 

ters 

the periph

 may be ei

. Actual cule  the  sid

ters is tha

quently us

surfaces  s

rry  alterna

elix angle, 

rnatively y cutting a

ow in widt

 

imilar  in 

tters   joine

be adjuste

g process‐I

ills when 

the peri

sed  for  cu

 milling. T

o  25  mm 

ery and o

ther straig

tting oper  teeth  do

 their teet

d in pairs 

imultaneo

te  teeth  i

staggered 

n one sidnd slot cu

. A typical

esign  the 

d together 

to acquir

3rd 

semest

used 

hery 

tting 

hese 

and 

the 

t or 

tion the 

are 

(one 

sly  ; 

the 

from 

and ting. 

one 

side 

such 

the 

Page 71: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 71/144

 NAGPUR 

 

r

s

Fig 4.

 

5.  E

t

t

c

r

o

 

1

2

 INSTITUTE

quired  wi

acers are 

ear  and  f 

latively wi

 

Staggere

nd milling 

o differe

e shank. 

ay be  str

utters. Heli

r milling s

ills may  h

nge  of   di

ounted di

r in an ada

.  Commo

and also 

howeve

this type

 

.  Two‐lipp

These  c

 OF TECHNO

 

dth  by  ins

also used 

equent  sh

der slots t

 

teeth side

cutters:  T

t varieties;

hey carry 

ight  i.e., p

cal teeth 

lots, keyw

ave  either 

ameters  fr

ectly on t

ptor. The f 

  type. The

on the en

, available 

is shown i

 

Fig 4.

ed  end mi

tters  hav

OGY  

Question 

erting  shi

o make go

rpening o

 exact wid

 milling cu

hese are  s

 those hav

eeth on t

arallel  to  t

ay be righ

ys, groove

taper  sha

om  3  mm 

e spindle 

llowing ar

se milling 

. The teet

in small siz

 Fig 7. 

8 Commo

ll.  These 

two  strai

 

ank with s

 

s  or  spac

od the red

f   the  teet

h. Also, th

ters  Fig

lid circula

ing the sha

e periphe

he axis of  

t hand or l

s and  irre

k  or  strai

to  50  m

r held in c

 the main 

cutters  ca

h may be s

es only, sa

 type end 

illing  cutt

ht  or  heli

 

olution 

ers  betwe

uction in 

.  These  c

y find a wi

 4.7. Interl

r cutters 

nk and the

y as well a

rotation, o

ft hand. E

ular shape

ht  shank 

.  Shank  t

ollets (stra

classificati

ry multipl

traight or 

below 8 

illing cutt

rs  are  als

cal  teeth 

Manufacturi

n  them. 

idth of  th

tters are 

de use in g

 

cking side 

hich are 

others wh

s on the e

r helical a

d milling 

surfaces. 

and  are  a

pe  end 

ight shank 

n of  these 

teeth on 

elical; the 

m dia. A t

er 

known  a

n  the  per

g process‐I

hese  shi

 cutters d

sed  for m

ang milling

milling cut

anufactur

ich do not 

d. These t

  in  slab m

utters are 

hank type

ailable  in 

ills  are  e

type mills 

end mills:

their perip

former ty

ypical desi

s  slotting 

iphery  an

3rd 

semest

s  or 

e to 

illing 

ters. 

d  in 

have 

eeth 

illing 

used 

end 

wide 

ither 

nly) 

hery 

e is, 

n of  

ills. 

the 

Page 72: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 72/144

 NAGPUR 

 

3

 

INSTITUTE

correspo

advanta

drill  and 

depth. cutters 

howeve

 

.  Shell en

the othe

both. Ge

these cu

stub arb

which e

teeth ar

These cu

the end by  them

shown i

 

OF TECHNO

 

nding two 

e of  these 

then  fed  l

lso,  they ay  have 

, more co

 

Fig 4.

 milling  c

r  types of  

nerally the

tters provi

or, shown 

gage the 

provided 

tters are e

or face, an. The  form

 Fig 9. 

OGY  

Question 

teeth on t

cutters is t

ongitudina

an  be  usither  a  st

monly use

 

9.  Two‐lip

tters. The

end mills. 

y are mad

ed with a 

in Fig. 4.9. 

ollar keys 

on these c

ployed fo

 cutting sler operati

ig 4.10 Sh

 

ank with s

 

e end, whi

hat they ca

lly  to pro

d  for  takiaight  sha

d (see Fig 

ed taper s

se cutters 

They have 

in over 5

recess to r

Two slots 

of  the arb

utters. Th

r heavy du

ots, etc. arn  is  calle

ll end milli

 

olution 

ch meet a

n be fed st

uce  a  gro

ng  heavy k  or  taper

.9.) 

hank end 

are  larger 

teeth on t

 mm size (

ceive a ca

are made 

r to get t

se teeth 

ty work. M

 the com  facing. A 

ng cutters.

Manufacturi

 the end c

raight into 

ve of   desi

uts  in  soli  shank.  Th

illing cutt

and heavi

he periphe

iameter). 

screw. Th

across the 

e drive. 

ay be righ

illing of  fla

on operatshell end 

g process‐I

ntre. The 

the metal l

red  length

d  stock.  Te  latter  ty

r. 

r  than mo

ry and  the

The end fa

ey are hel

back of  c

enerally h

 and left 

surfaces, 

ions perfoilling  cut

3rd 

semest

ain 

ike a 

and 

hese pe  is 

st of  

end 

ce of  

in a 

tter, 

lical 

and. 

sing 

med er  is 

Page 73: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 73/144

 NAGPUR 

 

Face mi

almost 

(See  Fig

cutting finishin

consists 

Fig 11). 

The she

directly 

Fig 

Metal sl

are use

followin

1

 INSTITUTE

lling  cutte

esembles 

10).  It  ca

is done by operatio

of  a steel 

The  forme

ll type cutt

on the spi

 

4.11 Shell‐

itting cutt

 for cuttin

g two vari

.  Plain  sli

compar

some  si

widths, 

is shown

 OF TECHNO

 

s: These c

 shell end 

rries  teeth 

the  teeth .  The  larg

ody, alon

r  type  is u

er is usuall

dle nose. 

ype face m

rs:  These 

g thin slot

ties: 

ting  saws.

d  to  othe

e  relief   i

anging bet

 in Fig 4.13 

OGY  

Question 

tters are 

milling cut

on  the  p

periphery r  type  of  

the perip

sed  for sm

y held in a 

illing cutte

cutters are

 for partin

  They  are 

types  of  

order  to 

ween appr

 

ank with s

 

made  in  t

er and is k

riphery  as 

and  thosecutter,  cal

ery of  whi

all work w

slub arbor 

r  Fig

 also frequ

g off. The

plain  mill

milling  cu

prevent  r

oximately 

olution 

o  commo

own as Sh

well  as  t

 on  the eled  the  b

ch are inse

hereas  the

and the la

4.12 Built‐

ently calle

 are com

ing  cutter

ters.  Thei

bbing.  Th

1 mm and 

Manufacturi

  forms. T

ell‐type fa

e  end  of  

d  face peilt‐up  face

rted the cu

  latter  for 

rger type c

 

p type fac

 metal slit

only manu

  which  a

  teeth  are

ey  are  ma

5 mm. A p

g process‐I

e  smaller 

e milling c

ace. Maxi

form  a  ty milling  cu

tting teeth

larger surf 

an be mou

e milling cu

ting saws. 

factured  i

e  very  thi

  provided 

de  in  diff 

lain slitting

3rd 

semest

type 

tter 

um 

e of  tter, 

(see 

ces. 

nted 

tter 

They 

the 

n  as 

with 

rent 

saw 

Page 74: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 74/144

 NAGPUR 

 

2

Angle m

These c

axes. Th

other a

1.  S

t

t

 

2. c

t

n

 INSTITUTE

.  Staggere

heavier 

teeth al

generall

illing cutte

tters carr

eir specific

gular surf 

ingle angle 

e angular 

illing of  beth may h

 

Double‐

utters in th

eth. The  i

ecessary t

 OF TECHNO

 

Fig 4.

d  teeth mi

work.  The

o, similar 

made in d

rs 

sharp an

 use is in 

ces. The fo

cutters (Fi

face or on 

oth  the  flaave an incl

 

Fig 4.14 

ngle  cutte

at they ha

ncluded an

at the fac

OGY  

Question 

13  Metal 

lling cutte

  have  the

o the stag

ifferent wi

ular  teeth

illing V‐gr

llowing tw

. 4.14). T

oth, the a

nks of   the ded angle

ingle angl

rs  (Fig.  4.

e two ang

gle of  this 

s should b

 

ank with s

 

litting saw.

  (saw). Th

ir  teeth  st

gered teet

ths rangin

 which are

oves, not

 types of  

ese cutter

ngular face

included of  45 or 6

 cutter 

5).  These 

ular faces 

‘V’  is eith

 equal. 

olution 

se  saws a

aggered  al

h side milli

g from 4 m

 neither p

hes, dovet

ngle cutte

 may have

 and the si

ngular gro degree. 

Fig 4.15 

cutters  di

hich    join 

r 45, 60, 9

Manufacturi

re used  fo

ternatively 

ng cutter. 

m and 10 

rallel nor 

ail slots, re

s are in co

 their teet

e. The latt

ove  simult

 

ouble angl

fer  from  t

ogether to

0 degree, 

g process‐I

 comparat

and  have 

These saw

m. 

normal  to 

amer teet

mmon use:

 either on

er type en

aneously; 

e cutter 

he  single 

form V‐sh

hough  it  i

3rd 

semest

ively 

side 

are 

their 

and 

ly on 

bles 

heir 

ngle 

ped 

not 

Page 75: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 75/144

 NAGPUR 

 

Form m

cutters. 

differen

their  focommo

1

2

 INSTITUTE

illing  cutt

This categ

t shaped c

rm  and  si types of  f 

.  Corner  rcorners 

single cu

left han

hand an

 

Fig 4.

  rou

 

.  Concave 

form reli

circular 

should t

to  the c

the  sha

used  for 

concave 

OF TECHNO

 

rs:  They  a

ry include

unters. Th

e  are  retorm reliev

ounding  c

f  the    jobs 

tters or do

 (Fig. 16). 

left hand 

16 R.H. Co

nding cutt

 

and conv

ved cutter

ontours of 

erefore, b

tters, do 

e and  the 

milling  to 

surface. 

OGY  

Question 

re  also  kn

s a fairly la

eir teeth a

ined  evend cutters:

tters:‐  Th

to a requir

uble cutte

he double

in a single 

ner  Fig 

r  Corne

  cutt

x cutters:‐

. They are 

half  circle 

e carefully 

ot  indicat

cutter  tee

convex  su

 

ank with s

 

wn  as  fo

rge variety 

e provide

  after  res

se  cutter

ed radius. 

rs. Single c

 cutter (Fig

nit. 

.17 L.H. 

rounding 

er 

These cutt

used for m

or less. Th

noted that

  the shap

th. As  suc

face and 

olution 

m  relieve

of  milling 

with a ce

arpeninn

  are used 

hey are m

utters may

. 17) has a 

Fig 4.

ers are ver

illing conv

 above na

 the name

e of   the s

  a  concav

onvex cut

Manufacturi

 milling  c

utters use

tain angle 

.  The  fol

for milling 

anufactur

 be right h

combinati

 

8. Double 

y common

x and con

es somet

 concave 

rface  to b

e  cutter  (F

er  (Fig 4.2

g process‐I

tters  or  r

d for prod

of  relief  so

lowing  ar

the edges

d separat

and (Fig. 1

n of  both 

rounding c

ly used typ

ave surfac

imes misle

r convex, 

produce

ig 4.19) wi

0)  for milli

3rd 

semest

dius 

cing 

that 

the 

and 

ly as 

5) or 

right 

tter 

es of  

es or 

d. It 

iven 

but 

ll be 

ng a 

Page 76: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 76/144

 NAGPUR 

 

3

4

5

6

 INSTITUTE

.  Gear cutfor milli

roughin

 

Fi

 

.  Tap and 

reamers 

that thei

reamer 

.  Gear Hocutting 

operatio

spine sh.  Thread 

different

cutters 

will  corr

have alr

 OF TECHNO

 

Fig. 

ters:‐ They

g  gear  te

 and finishi

 

4.21.  A f 

  cutte

reamer fl

and  taps. 

r two incli

luting cutt

bs:‐ A gear

eeth  on  it

ns, such as

fts, etc. A milling  cu

  types of   t

an be sing

espond  to 

ady been 

OGY  

Question 

.19 A conc

 are also d

th  on  a 

ng, shown 

rm relieve

r (roughin

ting cutte

In  appear

ed faces m

r is shown 

hob is a f 

s  peripher

 cutting te

tandard f ters:‐  The

hreads, m

le or multi

the  angle 

escribed i

 

ank with s

 

ve cutters

esigned as 

illing ma

in Fig. 4.2

d gear 

s:‐ These 

nce,  they 

eet to for

in Fig 4.23

rmed milli

.  It  is  us

th of  wor

rm of  suchse  are  al

stly  for w

‐teeth. Th

of   the  thr

 detail in 

olution 

Fig. 

inviolate g

hine.  The 

and Fig. 4.

Fig 4.22 A 

cutte

ormed are

look  like 

a rounde

ng cutter 

d  for  a  n

 wheels, 

a cutter is o  formed 

orms and 

included 

eads  to  b

rt. 12.23 

Manufacturi

 

4.20 A con

ear cutters

two  com

22 respect

 

orm reliev

r (finishing

 used for 

ouble  angl

d corner. A

hich cutte

mber  of  

helical and 

shown in Fcutters  u

acme  type 

angle of   th

  produced

g process‐I

vex cutter 

. They are

on  grade

ively. 

d gear 

illing flut

e  cutters, 

typical ta

r carries h

ifferent m

spur gear

ig 4.24 ed  for  m

threads. T

e cutting  t

.  These  cu

3rd 

semest

used 

are 

s on 

such 

and 

lical 

illing 

and 

illing 

hese 

eeth 

tters 

Page 77: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 77/144

 NAGPUR 

 

Woodr

It is a ssizes  sa

machin

same o

sides h

both on

shown i

 

T‐

Slot‐

slots. In 

Fig 4.26 

groove 

slot‐mill

provide

the cutt

 INSTITUTE

Fig 4.2

 

ff ‐key mill

all type o  up  to  5

  spindle, 

an arbor. 

ving  a  littl

  the perip

 Fig. 4.25 

illing 

Cuttsmaller si

Large size 

t the top i

ing  cutter 

between 

er through 

OF TECHNO

 

3 Tap and 

ing cutter:

 end millin mm  dia

hereas  th

Smaller siz

e  clearanc

ery as we

 

Fi

er:‐

It  is aes it is ma

cutters ar

s first mill

is  then  e

the shank 

the upper 

OGY  

Question 

eamer flut

 

g cutter weter,  are 

e  larger  si

es generall

.  Larger  s

ll as  the  si

 4.25 Wo

  single ope to have 

mounted

d by mea

ployed  fo

and the c

roove as t

 

ank with s

 

ing cutters 

ich resemmade  to  h

es are pr

y have str

izes  are us

des. A  sm

druff ‐key 

ration cutthe shank 

on a sepa

s of  slottin

 milling  th

tter.  It  fa

he cut pro

 

olution 

Fig 4.24 

les with pave  solid 

vided wit

ight teeth 

ually mad

ll  size wo

illing cutt

ter which  iintegral wi

rate shank

g cutter o

e wider  g

ilitates an 

eeds. 

Manufacturi

 

ear Hobs 

lain and sihank,  to 

a hole  fo

on the per

  to have 

druff ‐key 

s used onlth the cutt

.  In operati

 end millin

oove. Not

unhindere

g process‐I

e mills. Sme  fitted  i

r mountin

iphery wit

taggered  t

illing cut

y  for cuttier, as sho

on, the na

g cutter. T

  the  thin 

moveme

3rd 

semest

aller the 

the 

the 

eeth 

er  is 

g T‐n in 

rrow 

e T‐

neck 

nt of  

Page 78: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 78/144

 NAGPUR 

 

Fly cutt

held in 

Screws 

tool can

generall

capable 

Angles 

A millin

tools, s

Before 

cutter t

and the 

angles 

which isthe reli

the  axis

influenc

friction 

life bet

a conse

relief  an

 

face of  

facilitat

consum

consequ

increas

the tool

 INSTITUTE

r:  ‐ It  is a

 stub arbo

are used  f 

 be groun

y used  for 

of  produci

f  a plain 

cutter ca

ch that ea

roceeding 

eth, such 

depth are 

f  a plain 

normal to ved land o

  of   the  cu

e  the  sele

and hence 

een two g

quent redu

gles betwe

 

the cutter 

s free cutt

ption  of  

ently a gr

d beyond 

OF TECHNO

 

ctually a si

r or held in

r  tightly h

 to any de

experime

g a very a

illing cutt

 be consi

ch tooth o

on to the 

as face, cu

the principl

illing cutt

the axial pf  the cutte

ter. Due  c

tion of  a 

the wear 

rinds and 

ction  in  th

en 10 and 

The  rake 

tooth, me

ing by the 

ower,  be

ater  life o

0 degree 

OGY  

Question 

Fig 4.26

ngle point 

a bar, exa

olding  the 

sired shap

tal purpos

curate sur

r:‐

ered as a 

the cutter

tudy of  to

ting edge, 

es dimensi

r. The reli

lane PP at r tooth. Th

onsiderati

roper  reli

n the land

nsure a be

e  lip angle

0 degree. 

ngle  (γ)  is 

sured  in a

ool by allo

ter  surfa

 the tool 

therwise 

ank with s

 

T‐slot‐mill

tool.  It  is 

ctly in the 

tool  in  th

. It can, t

es  since  s

faces. 

uilt up un

 is a single 

l angles, n

back, flute

ons of  the 

f  angle (o

a point, onis angle is 

n must  b

f  angle. H

. Also a lar

tter surfac

  (β),  it will 

the angle 

plane no

wing the c

e  finish, 

etween t

he resultin

 

olution 

ing cutter

ither mou

ame way 

above ho

us consid

ch a  cutt

it of  a num

point cutti

ote the na

, fillet, lan

cutter teet

) is the a

 the cuttineasured i

  given  to 

igher  the 

ger relief  a

e finish, bu

make  the 

between  t

mal  to  th

ip to flow 

less  wear 

o grinds. 

g smaller l

Manufacturi

 

nted on a 

s a boring 

lders. Cutti

red as a f 

r,  if  prope

ber of  sing

ng tool, as 

es of  vari

, etc.., To

h. represe

gle betwe

 edge, ann a plane p

the  variou

alue of   thi

ngle will i

t at the sa

tooth wea

he axial pl

 cutting e

smoothy. 

on  the  t

owever,  i

ip angle wi

g process‐I

ylindrical 

in a boring

ng edge o

rmed tool.

rly design

le point cu

shown by ‘

us parts o

th thickne

ts the diff 

n the plai

 the tangeerpendicul

s  factors 

s  lesser wi

crease the

e time, d

k, normall

ne PP an

ge. Rake 

his ensure

ooth  face 

should n

ll again we

3rd 

semest

ody 

bar. 

f   the 

It  is 

d,  is 

tting 

A’ in 

f  the 

s ‘T’ 

rent 

P1, 

nt to ar to 

hich 

ll be 

tool 

e to 

the 

the 

ngle 

less 

and 

t be 

aken 

Page 79: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 79/144

 NAGPUR 

 

called li

lip angl

feasible,particul

employ

and 50 

Q ‐3 Diff 

Milling 

means 

is the s

that ea

This  all

Obvious

cylindri

operati

1. d

2. c

 

INSTITUTE

angle (β).

 conserve

 taking intrly  impor

d. Cutters 

egree. Th

erentiate 

ethods: 

f  a multi‐t

me as tha

h tooth, a

ws  the  to

ly, minimi

al cutters, 

n: 

p  or  conv

irection op

own  or  cli

oincides wi

 

The abo

noted at

 OF TECHNO

 

The  angle 

Its value 

a stronge

 considerant  while 

having he

 recomme

etween U

illing, as 

eeth rotati

 of  a singl

ter taking 

oth  to  coo

es the eff 

the  follow

entional  m

posite to t

mb millin

th directio

 

Fig. 4.27 C

e relative 

the point 

OGY  

Question 

between 

epends up

 tooth. As 

tion the familling  ha

lical  teeth 

ded value 

Milling a

as alread

g tool, cal

 point tool

cut, comes

l  down  b

ct of  heat 

ing  two m

illing.  In  t

at in whic

.  In  this 

of  work f 

onvention

irections 

of   contact

 

ank with s

 

the  face  a

on the val

such, end

ctors explrder  metal

are made 

of  principl

d Down 

been  sta

led cutter. 

. However

  in operati

fore  the  n

developed 

thods are 

his  metho

 the work 

ethod  th

ed, as sho

l milling 

f  moveme

 between 

olution 

nd  the  la

es of  rake 

avor shoul

in in the f s  and  wh

to  contain 

s angles a

illing. 

ed,  is a p

The form 

, an impor

on again a

ext  cuttin

in cutting 

commonl

  of   millin

is fed [see 

direction 

wn in Fig 2

  Fig. 4.28

nts of  the 

the  two. O

Manufacturi

d  of   the 

and relief  

d be to ke

rgoing pan  deeper 

a helix an

re given in 

ocess of  

f  each too

ant featur

ter some i

  operatio

on the cut

 used  for 

g  the  cutt

Fig 1]. 

of   rotatio

Climb milli

cutter and 

n compari

g process‐I

  utter  too

angles. A l

p it as lar

agraphs. Tcuts  are  t

le betwee

able 1. 

etal  cutti

th of  the c

 to be not

nterval of  

is  done 

ting edge. 

performing

er  rotates 

of   the  c

ng 

work shoul

g Figs 1 a

3rd 

semest

th  is 

rger 

e as 

is is o  be 

n 10 

g by 

tter 

ed is 

ime. 

y  it. 

With 

this 

in  a 

tter 

d be 

nd 2 

Page 80: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 80/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

80 

you will  find  that  the  shape of   chip  (shaded  area between points A  and B) 

removed by the cutter  in both the cases  is same, but an difference  is that  in 

conventional  milling,  as  the  cut  proceeds,  the  chip  thickness  increases 

gradually; as from A to B. Against this, the chip thickness decreases in case of  climb  milling.  In  other  words  we  can  say  that  the  chip  thickness  in 

conventional milling is minimum (zero) at the start of  cut and maximum at the 

end  of   the  cut, whereas  in  climb  or  down milling.  It  is  a  reverse  case,  i.e., 

maximum in beginning and zero at the end. 

The  selection  of   a  particular  method,  of   the  above  two, 

depends  upon  the  nature  of   work.  The  former method,  i.e.,  conventional 

milling  is  commonly  used  for  machining  castings  and  forgings  since  this 

method enables  the cutter to dig‐in and start the cut below  the hard upper 

surface.  The  second  method  i.e.,  climb  milling  is  particularly  useful  for 

finishing  operations  and  small  work,  such  as  slot  cutting, milling  grooves, 

slitting, etc.  It gives a better  surface  finish but  it  should be ensured, before 

employing this method, that there is no backlash in the feeding mechanism of  

the table and the work is rigidly held. 

Q ‐4 writes short notes on: 

i)  Milling machine specification: 

Size and specifications:  Size of  milling machine  is usually denoted by the 

dimensions  (length  and  breadth)  of   the  table  of   the machine. Different 

manufactures, however, these sizes by different numbers 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 

etc.  Each  of   these  indicates  a  particular  standard  size  adopted  by  the 

manufacturer and the relative literature from the manufacturer should be 

thoroughly  consulted before  for a particular number. The  corresponding 

dimensions to a particular should be known before ordering for it so that it 

can meet the requirement. Other main specifications of  the machine to be 

considered  at  the  time of  orders  are  the horse power of  driving motor, 

number  of   spindle.  Speeds,  drive,  taper  of   spindle  nose,  required  floor 

area, gross weight, etc. 

Page 81: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 81/144

Page 82: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 82/144

 NAGPUR 

 

ii

 

INSTITUTE

i)  Diffe

Milli

auxili

comrang

milli

cutte

used 

Verti

used 

on  t

attac

With 

mach

point

cann

to  b

adva

verti

to m

 

OF TECHNO

 

ent attach

g  machin

ary device

onents  of  versatilit

g  machin

r  by  alteri

for positio

al milling 

both on h

e  machin

hment bol

the  use 

ine  can  b

, which ne

t be adjus

  adjusted

tageous  f 

al plane, t

chine an i

 

OGY  

Question 

ment of  m

  attachme

  intended 

the millin,  producti

  attachm

g  the  cut

ing, holdi

attachmen

rizontal a

e  the  ove

ed on to t

f   this  att

 made  to 

eds  attent

ted in a ve

  by  raisin

ature  tha

 make the 

clined sur

 

Fig  4.3

 

ank with s

 

illing mach

nts‐ The 

to be  fast

 machine ity  or  acc

nts  are  u

er  axis  an

g and feed

t:  It  is als

 well as u

r‐arm  of  

e front fa

achment  t

act  as  ver

ion here,  i

tical direct

g  the  tab

t  it  can  b

spindle an

ace on the 

Vertical 

olution 

ine: 

ttachment

ened  to or

for  the  puracy  of   o

ed  for  po

d  speed, 

ing. 

sometim

iversal mi

he  latter 

ce of  the c

he  horizo

ical millin

s  that  the 

ion. As suc

le  of   the 

swivelled

d hence th

work‐piec

illing attac

Manufacturi

s  are  stan

    joined wi

rpose  of  peration.  S

sitioning 

hereas  ot

s  called  s

lling machi

is  pushed 

olumn, as 

tal  and  u

 machine

universal 

h, the dept

machine. 

to  a  desi

 cutter, ro

hment 

g process‐I

ard  or  sp

h one or 

ugmentinome  class

nd  driving

her  classe

ivel head.

ne. For  fixi

back  and

hown in F

niversal  m

. An  impo

illing ma

h of  cut ha

But  it  ha

red  angle, 

tate at an 

3rd 

semest

ecial 

ore 

the s  of  

the 

are 

It  is 

ng  it 

the 

ig. 2. 

illing 

rtant 

hine 

s got 

s  an 

in  a 

ngle 

Page 83: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 83/144

 NAGPUR 

 

For pro

horizon

through

the  verunivers

attachm

Operati

this atta

Spiral m

can  be 

adjuste

spindle 

article. I

a surfac

Slotting 

keyway 

perform

machin

used fo

column 

mechan

motion 

the fron

 

INSTITUTE

iding the 

al spindle 

a train of  

ical  spindll milling m

ent,  still  i

ns  like fa

chment. 

illing atta

swivelled 

at any de

exactly in t

t thus pro

e on the w

attachme

cutting, gr

ed,  but  th

.  In  such 

this purp

in  the  sa

ism which 

of  the ram

t of  the att

 

OF TECHNO

 

rive to ve

f  the mac

spur gears 

e.  It may, achines ca

t  will  not 

e milling, 

hment: Th

in  two  pla

sired inclin

he same w

ides a gre

rk withou

t:  In  mac

ooving,  slo

e  bulk  of  

ases  the 

se. This at

e way as 

converts t

 of  this att

achment. I

 

OGY  

Question 

tical spind

ine. It driv

and finally 

however, n be conve

be  as  ef 

rooving, T

is  is a univ

nes.  This 

ation in tw

ay as in a 

t flexibility

 disturbing

ine  shops

tting, and 

work  may 

illing ma

tachment (

a  vertical 

e rotary m

achment. 

carries th

 

ank with s

 

le of  the a

es a horizo

a pair of  b

e  noted  trted into v

ficient  as 

‐slot cuttin

ersal  type 

enables  th

o differen

ertical mil

 to adjust 

the settin

,  simple  sl

internal g

not    justif 

hine,  fitte

Fig 3) is fi

illing atta

otion of  th

 slide or 

slotting t

 

olution 

tachment 

ntal spindl

evel gears 

hat  even  tertical mill

a  regular 

g, etc. can 

of  vertical 

e  spindle 

planes. T

ling attach

he cutter i

 of  the wo

otting  ma

ar  cutting,

  the  exist

 with  a  sl

ted to the 

chment.  It

e machine 

am works 

ol. 

Manufacturi

an adapte

e in the att

the drive i

hough  the ing machin

vertical  m

easily be 

milling att

of   the  att

e drive is 

ment desc

n any posi

rk. 

hine  oper

 etc., may 

ence  of   s

otting  atta

front face 

s body  car

spindle in 

in the guid

g process‐I

  is fitted t

achment. 

transmitt

horizontales by usin

illing  mac

erformed 

achment 

chment  t

btained b

ibed in th

ion to ma

ations,  su

be  requir

parate  slo

chment  ca

of  the ma

ries an  int

o reciproc

es provide

3rd 

semest

 the 

hen, 

d to 

and this 

hine. 

with 

hich 

o  be 

the 

last 

hine 

h  as 

d  to 

tting 

n be 

hine 

rnal 

ting 

d on 

Page 84: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 84/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

84 

Fig  4.31 A Slotting attachment 

Rack milling attachment: This attachment is used for cutting teeth in racks. It can also be 

employed, conjunction with the universal dividing head, for cutting worm, It is mounted 

on the machine column and cutter is mounted on the arbor provided in this attachment. 

The arbor means parallel to the longitudinal traverse of  the machine table on which the 

work piece is held for cutting the teeth. 

Q ‐5 Give the classification of  milling machine. 

Types  of   milling  machine:  A  large  variety  of   different  types  of   milling  machines  is 

available and it is really difficult to account for all these types in this small chapter. The 

broad classification of  these machines can be done as follows: 

1.  Column and knee type milling machines, 2.  Fixed bed type or manufacturing type milling machines. 3.  Planer type milling machines. 4.  Production milling machines. 5.  Special purpose machines. Further detailed classification and descriptions of   these machines will  follow  in the 

forthcoming articles. 

Column and  knee  type milling machines:  These machines are all general purpose 

machines and have a single spindle only. They derive their name ‘Column and knee’ 

type from the fact that the work table is supported on a knee like casting, which can 

slide  in vertical direction along a vertical column. These machines, depending upon 

the spindle position and table movements, are further classified as follows: 

a)  Hand‐milling machine, b)  Plain or horizontal milling machine, c)  Vertical milling machine, d)  Universal milling machine, and e)  Omniversal milling machine. 

Page 85: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 85/144

Page 86: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 86/144

 NAGPUR 

 

Q ‐7 Dra

parts of  

Vertical 

This ma

type. Pr

1 and 2

made  i

head,  c

always 

can be s

 

The kne

along  t

saddle i

 

INSTITUTE

w a neat s

it. 

milling m

chine is av

inciples pa

.  It carries

tegral wit

n be of   fi

emains ve

wivelled to

 

Fig 

e carries a

e  parallel 

mounted 

OF TECHNO

 

ketch of  c

chine:  It d

ilable in b

ts of  the l

 a vertical 

the  colu

ed  type  (

rtical and 

any desire

 

.32 Vertica

n enclosed

vertical  gu

on the kne

 

Fig 4.33 V

OGY  

Question 

lumn and 

erives  its 

oth types; 

tter type 

column on

n  and  ca

ig 1) or  s

an be adj

d angle to 

l milling m

 screw    jac

ide‐ways 

e and can 

rtical milli

 

ank with s

 

knee type

ame  from 

the fixed b

re illustrat

 a heavy b

rries  housi

iveling  ty

sted up a

machine t

chine wit

, by mean

rovided  o

e moved, 

g machin

 

olution 

milling m

the  vertic

ed types a

ed by mea

ase. The o

ng  at  its 

e  (Fig. 2) 

d down.  I

e inclined 

fixed hea

s of  which 

the  fron

long the 

with swiv

Manufacturi

chine? An

al position 

well as c

s of  block 

ver‐arm  in 

ront.  This 

In  fixed  ty

 swiveling 

urfaces. 

it  is move

  side  of   t

lling head.

g process‐I

d explain 

of   the  spi

lumn and 

diagrams i

this machi

housing,  c

pe,  the  sp

type, the 

d up and 

e  column,

 

3rd 

semest

ain 

ndle. 

knee 

n Fig 

ne  is 

alled 

indle 

head 

own 

The 

Page 87: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 87/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

87 

Q ‐8 Explain milling machine power feed mechanism? 

Milling machine mechanism:  The milling machine mechanism  is  composed of   spindle 

drive mechanism and the table feed mechanism. 

The spindle drive mechanism  is  incorporated  in the column.  All modern machines are 

driven  by  individuals  motors  housed  within  the  column,  and  the  spindle  receivers’ 

power from a combination of  gears and clutch assembly, Multiple speed of  spindle may 

be obtained by altering the gear ratio. 

Fig.  1.  illustrated  the  power  feed  mechanism  contained  within  the  knee  A  of   the 

machine to enable the table C to have three different feed movements, i.e. longitudinal, cross,  and  vertical.  The  power  is  transmitted  from  the  feed  gear  box H  consisting  of  

change gears  to  shaft 23  in  the knee A of   the machine by a  telescopic  shaft 11. Both 

ends of   the shaft 11 are provided with universal    joint 10 and 12. Telescopic shaft and 

universal    joints are necessary to allow vertical movement of  knee A, gear 14, attached 

to the    jaw clutch 20,  is keyed to the shaft 23 and drives gear 13 which  free rotate on 

shaft 23 and is in mesh with gear 19 fastened to the evaluating screw 15, 16 serves as a 

nut  for  15,  and  as  screw  in  nut  17.  15  and  16  therefore  serves  as  telescopic  screw 

combination and a vertical movement of  the knee is thus possible. As soon as the clutch 

20  is engaged with  the clutch attached  to  the bevel gear 22 y means of  a  lever 4, 22 

rotates and this being in mesh with gear 19 causes the elevating screw 15 to rotate in 16 

giving a vertical movement of  the knee. Like‐wise, when the clutch 21, which is keyed to 

the cross feed screw 7 through gears 14 and 13. This causes the screw 7 to rotate in nut 

6 of  the clamp bed giving a crossfeed movement of  the clamp bed D and saddle B. 

Gear 18 is fastened to shaft 23, and meshes with gear 25 which is fastened to the 

bevel gear 24. Again 24 meshes with gear 5 attached to a vertical shaft which carries at 

its upper end another bevel gear 3. Gear meshes with gear 2 which  is  fastened to the 

table  feed  screw1.  Therefore,  longitudinal  feed  movement  of   the  table  is  possible 

through gears 18, 25, 24, 5, 3, and 2. 

Page 88: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 88/144

 NAGPUR 

 

1

6

s

 

INSTITUTE

A  Kn

 

. Longitudi

. Nut, 7. C

niversal    j

rew, 23. F

 

OF TECHNO

 

Fig. 4.34 M

ee, B. Sad

  F. Bed, 

nal fed scr

ross‐feed s

int,  11.  T

eed shaft. 

OGY  

Question 

illing mach

le, C. Tabl

. Column, 

w, 2, 3, 5,

crew, 8, 2

lescopic  f 

 

ank with s

 

ine power 

, D. Clamp 

. Feed ge

19,22,24. 

, 21. Pow

ed  shaft, 

olution 

feed mech

bed, E. Fe

r box. 

evel gears,

r‐feed clu

13,  14,  1

Manufacturi

 

anism 

d hand‐w

 4. Clutch 

tch, 9. Sad

,  25.  Gea

g process‐I

eel, 

perating l

dle nut, 10

s,  15  Elev

3rd 

semest

ver, 

, 12. 

ting 

Page 89: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 89/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

89 

GRINDING PROCESS AND SUFERFINISHING 

Page 90: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 90/144

Page 91: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 91/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

91 

beveled  edge.  The  common  shape  of   wheel  faces  is  shown  in  Fig  5.2.  The  proper 

selection of  a particular type of  face will depend on the nature of  work. 

Fig.5.2. Common shapes of  grinding wheel faces. 

BUILT‐UP

 WHEELS:

These wheels are made in many ways. Essentially, they consist of  a number of  

bonded abrasive blocks, held together by suitable means. A typical example of  these will 

consist of  a  these blocks  fastened  to a metal wheel, which consist of   formed abrasive 

blocks held in a circle by a chuck. Spacers are always provided between the blocks. It is 

mainly employed on vertical  spindle grinders with  reciprocating or  rotary  type  tables. 

They are mainly used in surface grinding and carry the following main advantages: 

  It is easier to manufacture these wheels in large sizes in comparison to the solid wheels of  same size.  Fig. (5.3 segmental grinding 

wheel) 

  They cut intermittently, and hence cool grinding is the result. 

A segmental grinding wheel is shown in Fig. 5.3. 

Other  than  those  shown  in Fig.5.1,  there  is a special variety of  grinding wheels 

which possesses  ‘Cone’ and  ‘Plug’  shapes. They are employed  to grind  intricate 

shapes  to which  their outer  surfaces suit. They carry  threaded bushings on  the 

mounting side, as shown at (d) in Fig.5.4. This figure shows the standard Shapes 

of   ‘cone  and  plug’  grinders  as  per  IS:  2324  (Part  I)‐1985.  Their  detailed 

Page 92: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 92/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

92 

dimensions are also given  in this standard. An  imported point to note  is that  in 

this  type  of   wheels  grinding  is  performed  by  all  the  surfaces  except  the  flat 

surface on the mounting side. 

Fig. 5.4 cone and plug grinding wheel as per IS: 2324 (PART‐ I)‐ 1985 

Cone(type  16),  (b)  Cone  (type  17),  (c)  Cone  (type  17R),  (d)  plug(type  18),  (e)  Plug 

(type18R), (f) Conical plug  –square tip (type 19), (g) Conical plug  –round tip (type 19R) 

MOUNTED WHEELS AND POINTS:‐

These are small grinding wheels with shanks attached to them. They are 

made in various different shapes and sizes so as to enable grinding even in those places 

which are not easily accessible otherwise. (see Fig 5.5). 

Page 93: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 93/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

93 

Fig 5.5. Common shapes of  mounted wheels and points 

They are commonly used on portable grinders and run at extremely high speeds up to 

100,000 r.p.m. A few of  the applications of  these wheels and points are in finishing dies, 

metal  moulds,  recesses,  small  circular  and  tapered  holes,  fillets  and  other  small 

curvatures. Such requirements frequently occur in foundry, forging and tool room work, 

such  as  for  cleaning  the  surfaces  of   casting  and  forgings  and  production  and 

maintenance  of   tools  and  dies  for  die‐casting,  plastic moldings,  pressing  (hot),  drop 

stamping and metal extrusion, etc. 

DIAMOND WHEELS 

These wheels are also made  in almost similar shapes as of  aluminium oxide or 

silicon carbide wheels. They are also provided with the central hole for being mounted 

on  a  spindle.  Alternatively,  they  can  be  attached  or  fastened  to  metallic  backing. 

Artificial diamond bonded wheels are now preferred over the natural diamond bonded 

wheels, particularly in grinding carbide tipped tools. The wheels may have a vitreous or 

resinoid bond.  It  is  reckoned  that  the artificial diamond bonded wheels are more  free 

cutting and enable more  stock  removal with  less power consumption as compared  to 

the natural diamond bonded wheels. 

METHOD OF SPECIFYING A GRINDING WHEEL 

The  methods  of   specifying  a  grinding  wheel  differ  slightly  in  different 

countries.  In  order  to maintain  uniformity  throughout  the  country  in  the  system  of  

marking grinding wheels the Bureau of  Indian Standards has devised a standard system 

to be followed by all manufactures. Its details are given in (IS: 551‐1954). According to 

this system the various elements and characteristics of  grinding wheels are represented 

on all the wheels in definite sequences as follows: 

1.  Abrasive  2. Grain size or gril, 

2.  Grade  4. Structure and  5. Bond. 

In addition, a manufacturer can use a suitable  ‘prefix’, presiding the abrasive notation, 

to indicate his own trade brand of  the abrasive used and a ‘suffix’ at the end of  all the 

notations  to  indicate  the  manufacturer’s  own  symbolic  representation  for  that 

particular  type  of  wheel.  The  use  of   prefix  and  /or  suffix  is,  however,  optional.  The 

Page 94: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 94/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

94 

marking system recommended by the Bureau of   Indian Standards  in there  IS code No. 

551‐1989 is given in Fig.(5.6). 

Apart from the above information, in order to specify a grinding wheel completely, the 

size, i.e., diameter and width or thickness and the diameter of  bore are also required to 

be mentioned. 

Thus, a grinding wheel carrying the markings, 250 x 25 x 32 W A 46 L 4 V 17 will 

confirm to the following specifications: 

Wheel dia.  = 250mm 

Thickness of  wheel  = 25mm 

Bore dia.  = 32m 

W‐‐‐‐Manufacturer’s prefix to abrasive. It is optional. Here it denotes ‘White’ 

A‐‐‐‐‐Abrasive (AL₂O₃) 

46‐‐‐‐It is a grain size (medium) 

L‐‐‐‐‐It is a grain medium grade. 

4‐‐‐‐Represents a dense structure 

V‐‐‐‐Stands for vitrified bond. 

17‐‐‐‐It is a suffix denoting the ‘bond type’ of  the manufacturer. 

QUE‐2)  DRAW  A  NET  SKETCH  TO  GRINDING  MACHINE,  HORIZONTAL  SPINDLE 

RECIPROCATING  TABLE  TYPE  SURFACE  AND  EXPLAIN  FUNCTIONS  OF  ITS  VARIOUS 

PARTS? 

RECIPROCATING TABLE TYPE SURFACE GRINDERS 

The principal of  grinding, as applied to  reciprocating  table  type surface grinders,  is 

illustrated  by  means  of   the  diagram  of   relative  movements  in  Fig.  5.6  and  5.7  A 

reciprocating table type surface grinder Wheel (see Fig. 5.6 or a vertical Spindle of  the 

same, as shown in Fig 5.6 The former will carry a straight wheel and the latter a cup type 

wheel. Hydraulic drives are commonly used  in all such grinders. Cutting is done on the 

Page 95: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 95/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

95 

periphery of  the straight wheel in case horizontal spindle type, and on revolving edge of  

the cup wheel on vertical spindle machines. 

Fig.5.6 working principle of  a horizontal spindle reciprocating table surface grinder. 

The horizontal spindle machines are widely used in tool rooms. The work piece is usually 

held  on  a magnetic  chuck  on  these machines.  They  are  vastly  used  for  grinding  flat 

Surfaces. The machine  size  is designed by  the dimensions of   the working area of   the 

table. A  typical  design  of   a Grinder  is  shown  in  Fig.5.7  illustrating  its main  Parts  and 

controls. The longitudinal feed to the work is given by reciprocating the table. For giving 

cross feed, there are two methods. One is to mount the table on a saddle and give the 

cross  feed by moving the saddle. Alternatively, the cross  feed can be given by moving 

the wheel‐head in and out. It is this method which is employed in the machine shown in 

Fig.  5.7  In  feed  is  provided  by  lowering  the  wheel‐head  along  the  column. 

In  case of   vertical  spindle  reciprocating  table grinders  the  table, along with  the work 

piece, reciprocates under the wheel. The wheel covers all or a major portion 

Fig. 5.7 Working principle of  a vertical spindle reciprocating table surface grinder 

Page 96: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 96/144

Page 97: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 97/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

97 

usual  by moving  the  saddle.  A manual  or  power  feed  can  be  employed  to  feed  the 

wheel‐head vertically. An individual motor drive is usually provided to rotate the wheel. 

QUE‐3) WHAT DO YOU UNDERSTAND FROM  ‘GRAIN’,’GRIT’ STRUCTURE AND GRADE 

OF GRINDING WHEEL EXPLAIN? 

GRAIN OR GRIT 

The term ‘Grain’ or ‘Grit’ denotes the approximate size of  the abrasive particles and give 

an idea of  the coarseness or fineness of  the grinding wheel. A grinding wheel may have 

the abrasive particles of  same size or different sizes. The former  is known as a straight 

wheel and  the  latter  compound wheel. The  choice of  grain‐size or grit depends upon 

many  factors, viz,, quality of   finish  required, amount of   stock material  to be  removed 

and physical properties of  the material to be ground. The coarser grit will remove the 

stock at a faster rate and finer finish will always require a finer grit. Coarse grit wheels 

are more suitable  for grinding soft and ductile materials hard and brittle materials are 

best ground with finer grit wheels. 

The grit or grain size of  an abrasive is denoted by a number representing the 

number of  meshes per inch of  the screen through which the grains of  crushed abrasive 

are  passed  for  grating.  The  standard  numbers  representing  different  grain  sizes  are 

given in Table. 

Page 98: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 98/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

98 

Grit 

designation 

Grain size or Grit No.

Coarse 

Medium Fine 

Very fine 

10  12  14  16  20  24 

30  36  46  54  60 80  100  120  150  180 

220  240  280  320  400  500  600

  Standard grain size for grinding wheels 

Note. The first three types i.e. coarse, medium and fine, are used in grinding work and 

the ‘very fine’ grit, i.e., having grain size no. from 220 onwards, in honing work. 

GRADE:‐

The  term  ‘Grade’  indicates  the  strength  of   bond  in  a wheel,  i.e.,  the  power  of   the abrasive particles to hold together and resist disintegration under the cutting pressure. 

Higher the proportion of  bond  for a specified quantity of  abrasive particles the harder 

will be the wheel and a  lower proportion will  render  it  ‘soft’. The abrasive grains of  a 

soft wheel will easily be broken away from the bond whereas the hard wheel will retain 

these particles  for a much  longer period. The  selection of  a particle grade of  wheel  is 

largely governed by the nature of  work,  its composition, size and hardness, etc. Softer 

wheels are preferred for grinding harder materials and vice‐versa. Similarly, smaller the 

size of  the work, the harder should be the wheel and vice‐versa. The machine condition 

also plays an important role in this selection. Where vibrations are likely to occur harder 

wheels are employed, such as in tool post grinders on lathes. All wheels manufacturers 

always  provide  tables  of   recommended  grits  and  grills  for  specific  operation  and 

materials to be machined and it is advisable to follow the same in selecting a wheel for a 

specific   job. 

Different wheel grades are  represented by English alphabets  from A  to Z,  ‘A’ 

being the softest and ‘Z’ being the hardest. The standard grouping is as follows: 

Soft 

Medium 

Hard 

A  B  C  D  E  F  G  H

I  J  K  L  M  N  O  P 

Q    R  S  T  U  V  W  X  Y  Z 

Different grades of  grinding wheels 

Page 99: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 99/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

99 

STRUCTURE 

This  term  denotes  the  spacing  between  the  abrasive  grains,  or  in  other 

words the density of  the wheel. The proportion of  the bond in a certain volume of  the 

wheel affects  the  structure. A higher proportion will  render  an open  structure  and  a 

lower proportion will lead to a closer structure. If  two wheels of  same grit and grade are 

used on the same material, one having an open structure and the other close structure, 

the former will be found to cut faster and more freely  in comparison to the  latter and 

will have more life as compared to it. 

The above two types of  structures are represented by numbers as follows: 

Structures of  grinding wheels 

Note.  Selection of  a particular structure will depend upon the hardness of  work 

material, Type of  grinding operation and quality of  surface  finish needed on  the work 

surface. Brittle and hard materials and finish grinding work will need a dense structure, 

while a soft and  tough work material and rough grinding operation will need an open 

structure. 

QUE‐4) EXPLAINS DIFFERENT TYPES OF SURFSCE GRINDERS? 

SURFACE GRINDERS:‐ 

Surface  grinders  do  almost  the  same  operation  as  the  planers,  shapers  or  milling 

machines, but with more precision. Primarily they are intended to machine flat surface, 

although  irregular,  curved  or  tapered  surfaces  can  also  be  ground  on  them.  The 

common classification of  surface grinders can be made as follows: 

1.  According to the table movement: (a) Reciprocating table type.  (b) Rotary table type. 

2.  According to the direction of  wheel spindles: 

Structure type  Represented by Nos.

Dense 

Open 

1  2  3  4  5  6  7  8 

9  10  11  12  13  14  15  or 

up 

Page 100: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 100/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

100 

(a) Vertical spindle type.  (b) Horizontal spindle type. 

3.  Special type and single purpose machines. (a) Face grinders  (b) way grinders  (c) Wet belt grinders. 

RECIPROCATING TABLE TYPE SURFACE GRINDERS 

The  principal  of   grinding,  as  applied  to  reciprocating  table  type  surface  grinders,  is 

illustrated  by  means  of   the  diagram  of   relative  movements  in  Fig.  5.9  and  5.10  A 

reciprocating table type surface grinder Wheel (see Fig. 5.9 or a vertical Spindle of  the 

same, as shown  in Fig The  former will carry a straight wheel and the  latter a cup type 

wheel. Hydraulic drives are commonly used  in all such grinders. Cutting is done on the 

periphery of  the straight wheel in case horizontal spindle type, and on revolving edge of  

the cup wheel on vertical spindle machines. 

Fig.5.9 Working principle of  a horizontal spindle reciprocating table surface grinder. 

The horizontal spindle machines are widely used in tool rooms. The work piece is usually 

held  on  a magnetic  chuck  on  these machines.  They  are  vastly  used  for  grinding  flat 

Surfaces. The machine  size  is designed by  the dimensions of   the working area of   the 

table. A typical design of  a Grinder  is shown  in Fig.5.10  illustrating  its main Parts and 

controls. 

Fig. 5.10 Working principle of  a vertical spindle reciprocating table surface grinder 

Page 101: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 101/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

101 

The  longitudinal  feed  to  the work  is given by  reciprocating  the  table. For giving cross 

feed, there are two methods. One is to mount the table on a saddle and give the cross 

feed by moving  the  saddle. Alternatively,  the  cross  feed  can  be  given by moving  the 

wheel‐head in and out. It is this method which is employed in the machine shown in Fig. 5.10. In feed is provided by lowering the wheel‐head along the column. 

In case of  vertical spindle reciprocating table grinders the table, along with the 

work piece, reciprocates under the wheel. The wheel covers all or a major portion 

Fig. 5.11 Reciprocating table hydraulic surface grinder. 

1.  “Stop”  push‐button  for  hydraulic  pump  motor,  2.”Start”  push‐button  for hydraulic  pump motor,  3.  Adjustable  travel  cum‐dog,  4. Master  “Stop”  push‐

button. 5. Push button for engaging rapid upward traverse of  the wheel head. 6. 

Control  lever  of   Electromagnetic  ebuck  (“switched  on”,  “switched  off”  and 

“demagnetized”).7. Signal lamp indicating that electromagnetic chuck is switched 

on. 8. Electromagnetic chuck operation switch (“with chuck” or “without chuck”). 

9. Feed switch on and off. 10. “Start” push‐button for coolant pump motor. 11. 

Work light switch. 12. Push button for engaging rapid downward traverse of  the 

wheel head. 13. Change‐over switch for starting coolant flow either together with 

grinding wheel rotating or together with table travel. 14. “Stop” push‐button for 

grinding wheel rotation. 15. “Start” push‐button for grinding wheel rotation. 16. 

Lever  for  table  travel.  (“start”,  “stop”).17.  Lever  for manually  reversing  table 

travel. 18. Knob  for  setting  table  speed. 19. Push‐ button  for disengaging band 

wheel and dial.20. Handwheel for vertical wheel head feed. 21. Lever for setting 

Page 102: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 102/144

1

 NAGPUR 

 

02 

t

K

r

2

t

R

h

  j

t

v

 ROT

 

havi

mov

 

Fig.5.12

surface 

Usu

  jobs.

chuc

mad

verti

 INSTITUTE

e positive 

nob settin

te of  inter

6.  Lever djustable 

averse  of  

eversing c

ydraulic cr

b, as sho

e  saddle. 

ertically. A

ARY TABL

 

g  a  hori

ments of  

.  Relative 

rinder. 

lly a circul

 The work 

k.  If   it  is a 

e to rotate

cal feed to 

OF TECHNO

 

stop.22. L

 rate of  a

mittent cr

for  engagitable  cam

wheel  hea

m‐dog for 

oss feed o

n in Fig. 5.

A manual 

individual

 SURFACE

 

otary  tabl

ontal  wh

he wheel 

movement

r shaped 

pieces are

single pie

 under the

the wheel 

OGY  

Question 

ver for en

tomatic v

ss feed. 2

ng  either dog.  28. 

d.  30.  Ha

hydraulic 

wheel he

10 Crossfe

or power 

motor dri

GRINDERS

 surface g

el  spindl

nd table o

s  of   differ

agnetic c

 normally 

e,  it can b

 revolving 

is given by 

ank with s

 

aging rapi

rtical feed

. Knob for 

intermittCoolant  f 

dwheel  fo

ross feed 

d. 33. Tabl

ed to the 

eed  can b

e is usuall

rinders ar

  or  a  v

 a horizon

ent  parts 

uck is mou

arranged  i

e mounte

wheel, bot

moving th

 

olution 

d vertical t

 of  wheel 

setting rat

nt  or  coed  cock. 

r  cross  tra

f  wheel h

e reversin

ork can b

e employe

 provided 

also mad

rtical  wh

al spindle 

of   a  horiz

nted on th

 a circle, 

centrally 

h rotating 

wheel‐he

Manufacturi

averse of  

head. 24. 

of  contin

tinuous  c29.  Hand

verse  of  

ad. 32. Lev

 lever of  t

 given as 

d  to  feed 

to rotate t

  in  two  ty

el  spindl

ype are sh

ntal  spind

e circular t

oncentric 

on the chu

in opposit

ad along a 

g process‐I

heel hea

nob for se

ous cross 

ross  feed.heel  for 

heel  head

er for reve

he width o

sual by m

he wheel‐

e wheel. 

pes,  i.e., e

.  The  rel

wn in fig. 

le  rotary 

ble to hol

with  the  r

ck. The ta

 direction.

column an

3rd 

semest

. 23. 

tting 

eed. 

27. ross 

.  31. 

rsing 

f  the 

ving 

head 

ither 

ative 

5.12 

able 

the 

und 

le  is 

The 

the 

Page 103: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 103/144

Page 104: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 104/144

1

 NAGPUR 

 

04 

2. 

3. 

QUE‐5) 

LEED’ I

  CE

 centre  l

mounte

regulati

 

INSTITUTE

machine i

angle pla

Way  grin

grinding tmachine 

used on 

grind  incl

carries th

Wet  belt 

endless a

work agai

desired g

type of  

large am

ample qu

EXPLAINS 

‐FEED’ AN

NTRELESS 

These gess grindin

d  betwee

g wheel a

 

OF TECHNO

 

s used for l

e or in wel

der:  ‐ It  i

he bed wacarrying  a 

his machi

ined  surfa

 work pas

grinders: 

brasive bel

nst the be

inding. Th

achine  is 

unt of  he

antity. 

THE  PRIN

 ‘END FEE

GRINDER 

inders are g differ fro

  centers, 

d a work r

OGY  

Question 

arge and h

l designed 

s  actually 

ys of  diffevertical  sp

e. The wh

es of   the 

the rotati

  These m

t revolving 

lt and the 

abrasive 

pecially u

t generat

CIPAL  OF 

D’ METHO

also a typm centre t

is  support

est blade.

 

ank with s

 

eavy work 

lexures. 

a  single  p

ent machiindle.  Cup,

eel  spindl

ays. The 

g wheel.

chines  ca

in a vertic

ormer als

used on th

ed  in  grin

d  is absor

CENTRELE

DS OF CEN

 of  cylindriype grindi

ed  by  a  c

 

olution 

pieces. Th

urpose  m

es.  It  is a ring  or  s

  can be  ti

table  is of  

ry  vertical 

l directio

 oscillates 

e belt carri

ding  low  f 

ed by  the

SS  GRINDI

RELESS G

cal grinderg  in that 

ombinatio

Manufacturi

 work can 

chine  use

very  large gmental  t

tled  to a d

reciprocat

plates, w

. The tabl

across the

es the resi

sion point

 coolant, 

NG.  EXPL

INDING? 

s only, but he work,  i

  of   a  gri

g process‐I

also be hel

d  normall

and heavy pe wheel

esired ang

ing  type, 

ich  suppo

 moves to 

latter to e

noid bond.

 materials 

hich  is us

IN  ‘THRO

the princistead of  

ding  whe

 

3rd 

semest

d on 

for 

duty are 

le  to 

hich 

t  an 

feed 

ffect 

This 

as a 

d  in 

UGH 

le of  eing 

el,  a 

Page 105: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 105/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

105 

Fig 5.14 Simplified dia. of  a centre less grinder. 

The  relative movements of   the work piece and  the  two wheels are  shown  in  fig.5.14. 

The principle of   centre  less grinding  is used  for both  the external grinding as well  as 

internal grinding. Many hollow cylindrical and tapered work pieces, like bushes, pistons, 

valves tubes and balls, etc, which either do not or cannot have centre, are best ground 

on centre less grinders. 

A simplified diagram of  centre less grinder is shown in Fig. 5.14 illustrating its main 

parts  and  controls.  It  carries  a  heavy  base  and  two  wheel  heads,  one  carrying  the 

grinding wheel  (large  one)  and  the  other  regulating wheel(smaller  one3).  The  work 

piece rests on the blade of  the work rest between these two wheels. Each head carries a 

separate wheel truing mechanism for the wheel it carries. A housing can provide on one side of  the machine body to house the main driving motor. There are two control panels 

on the front. The left hand panel carries control of  speed adjustment of  the two truing 

mechanism  and  the  in‐feed  grinding  mechanism.  The  right  hand  panel  carries  for 

hydraulic mechanism,  speed adjustment of   regulating wheel, automatic working cycle 

switch, start and stop switches, etc. 

In operation, grinding operation  is performed by  the grinding wheel only while 

the  function  of   the  regulating wheel  is  to  provide  the  required  support  to  the work 

pieces while it is pushed away by the cutting pressure of  the grinding wheel. This helps the  work  pieces  to  remain  in  contact  with  the  grinding  wheel.  At  the  same  time, 

required  support  from bottom  is provided by  the work  rest as  the work piece, while 

rotating, and rests on the blade of  the work rest. The regulating wheel essentially carries 

rubber bond and helps  in  the  rotation of  work piece due  to  friction. The direction of  

rotation  of   the  two wheels  is  the  same.  The  common methods  used  for  feeding  the 

work are: 

1.  Through feed  2. In‐feed  3. End feed 

1.  Through feed grinding:  In this method of  centre  less grinding, the work piece  is 

supported and revolved as described above but, is simultaneously given an axial 

movement also by  the  regulating wheel and guides  so as  to pass between  the 

wheels. 

Page 106: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 106/144

1

 NAGPUR 

 

06 

F

v

a

i

The act

 

Where

 

2.  Io

ts

s

 

a

 INSTITUTE

Fig. 5.15 

or this, th

ertical (see

s to how 

used for s

al feed (f) 

,  f 

  п

  d

 

‐feed grin

n  cylindric

an the woy about h

ouldered 

ccommoda

ork rest, t

 OF TECHNO

 

Principle o

 axis of  th

 angle α in 

any time a

traight cyli

can be det

 пdn.sin α

= feed in m

= revolutio

= dia. Of  r

= angle of  

ding: This 

al  grinders

rk length talf   a degr

or formed 

efore  the

te the wo

he regulati

OGY  

Question 

through f 

e regulatin

Fig.5.15). 

work piec

drical obj

rmined by

m/min. 

ns/min. 

gulating w

inclination

ethod  is 

.  Both  reg

 be groune,  from  t

omponen

  operatio

k piece. A

ng wheel  i

 

ank with s

 

ed centre 

g wheel  is 

he amoun

e has to p

cts. 

the follow

heel (in m

 of  regulati

similar to t

ulating  an

. Axis of  te horizont

s. 

,  the  re

ter placin

s again pu

 

olution 

less grindi

inclined at

t of  stock 

ss betwee

ing relatio

ng wheel.

he plunge 

grinding 

e regulatial. This m

ulating  w

 the work 

hed  in to 

Manufacturi

 

2 to 10 d

o be remo

 the whee

ship: 

cut grindin

wheel  are 

g wheel is thod  is us

heel  is  d

piece on t

press agai

g process‐I

grees wit

ved deter

ls. This me

g method 

more  in 

inclined a led  for gri

awn  awa

e blade o

st the wo

3rd 

semest

 the 

ines 

thod 

used 

idth 

ittle, ding 

to 

f  the 

k.  In 

Page 107: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 107/144

1

 NAGPUR 

 

07 

t

e

 

Fig. 5.1

 

3.  Eb

c

t

g

g

s

ADVAN

1

2

3

4

5

 INSTITUTE

is operati

nd stop at 

in‐feed c

nd feed gr

oth the w

ontain  the 

e side of  t

round  till  i

rinding of  

ort taper

AGES OF 

.  The nee

.  It can be 

.  Once a s

.  In throu

the mac

itself. 

.  In  in‐fee

time of  t

 OF TECHNO

 

n, the wo

the rear en

 

ntre less 

nding: Thi

eel, i.e., th

required  s

he wheels. 

ts  further 

oth spheri

d surfaces.

ENTRE LES

 for cente

applied eq

et‐up has b

h‐feed me

hine,  beca

d method 

he3 machi

OGY  

Question 

k rest doe

d, as show

 

rinding. 

method i

e grinding 

hape or  fo

As it adva

end  touch

cal and tap

 The meth

S GRINDIN

ing and us

ually to bo

een made, 

thod, the 

use  loadin

also no ch

e is almos

 

ank with s

 

not carry 

in Fig. 5.

 

Fi

, in a way, 

wheel and 

rm. The w

ces betwe

s  the end

ered surfa

d of  end‐f 

of  fixture

th external

it is a fast

rocess is c

  and  unl

cking of  

negligible

 

olution 

guides; ins

g. 5.17 En

a sort of  f 

the regula

or5k piece 

en the rev

  stop.  This

es, but it s

eed grindi

s, etc, is to

 and intern

r method 

ontinuous 

ading  is  d

ork  is nee

Manufacturi

ead, it is 

‐feed cent

rm grindi

ting wheel,

is  fed  lon

lving whe

 method  c

uits best to

g is shown 

ally avoide

al grinding.

han centre

as there is 

one  durin

ded and, a

g process‐I

ade to ha

 

re less grin

g. It is bec

 are dress

itudinally 

ls, its surf 

an be use

 the grindi

in Fig. 5.1

d. 

‐type grin

no idle tim

  the  oper

s such, th

3rd 

semest

e an 

ding 

ause 

d to 

from 

ce is 

for 

g of  

ing. 

e for 

tion 

idle 

Page 108: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 108/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

108 

6.  Since  there  is no end  thrust,  there are no  chances of  any  springy action or distortion in long work pieces. 

7.  The operation condition automatically provides a true floating type centre for the work pieces and, as  such,  the  common errors normally associated with the centre and centre holes are automatically eliminated. 

8.  The work piece is supported rigidly during the operation and can be subjected to heavy cuts, resulting in a rapid and more economical grinding. 

9.  Since the need for marking and making centre holes is totally eliminated and a smaller  grinding  allowance  is  needed,  the  grinding  time  is  considerably 

reduced. 

10. Large grinding wheels are used and errors due to wheel wear are reduced. So, the requirement of  wheel adjustment is minimum. 

11. A heavy little maintenance is needed for the machine. 12. Very  highly  skilled  operations  are  not  needed  for  operating  centre  less 

grinders. 

13. Direct adjustment for sizes can be made, resulting in a higher accuracy. 14. A fairly wide range of  components can be ground. 

Some disadvantages are:‐

1)  In hollow work there is no certainly that the outside diameter will be concentric 

with the inside diameter. 

2)  Work having multiple diameters is not easily handled. 

QUE‐6) EXPLAINS THE PROCESS OF HONING AND LAPPING? 

LAPPING 

It  is  an  abrading  process  employed  for  improving  the  surface  finish  by 

reducing roughness, waviness and other irregularities on the surface. It is used on both 

heat‐treated and non heat‐treated metal parts. It should however, be noted that where 

good appearance of  the    job surface is the only requirement, it should not be employed, 

since there are other finishing methods which will give the same desired result with low 

Page 109: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 109/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

109 

cost.  It  should be used only where accuracy  is a vital consideration  in addition  to  the 

surface  finish.  The  basic  purpose  of   lapping  is  to  minimize  the  extremely  minute 

irregularities left on the   job surface after some machining operation. 

In brief, we can  say  that Lapping  is basically employed  for  removing minor 

surface  imperfection,  obtaining  geometrically  true  surfaces,  obtaining  better 

dimensional  accuracy  and,  thus,  facilitate  a  very  close  fit  between  two  contacting 

surfaces. 

The material to be selected for making a lapping tool or lap largely depends 

upon the  individual choice and the availability, and no specific rule can be  laid  for the 

same. The only consideration that has to be made is that the material used for making a 

lap should be soft so that  the abrasive grain can be easily embedded  in  its surface.  In case a hard material is used for making the lap, the abrasive particles will quickly go out 

of   their places. The commonly used material  is  soft cast  iron,  copper, brass,  lead and 

sometimes hardwood. 

Abrasive:  All  the  abrasive,  i.e.,  natural  as  well  as  artificial  are  used  for  lapping. 

Aluminium  oxide  is  preferred  for  lapping  soft  ferrous  and non‐ferrous metals.  Silicon 

carbide and natural  corundum are used  for hardened  steel parts. Powdered garnet  is 

used  for  lapping  soft  ferrous  and  non‐ferrous  metals,  emery  for  hardened  steel 

components and diamond for extremely hard material like cemented carbides. 

Vehicle: 

The term  ‘vehicle’  in  lapping denotes the  lubricant used to hold or retain the abrasive 

grains during  the operation. To  some extent  it also  controls  the  cutting action of   the 

latter. Some common vehicle used in lapping includes the vegetable or olive oil, hard oil, 

water  so9luble oil, mineral oil,  kerosene mixed with a  little machine oil,  alcohol,  and 

heavy  grease.  For  cleaning  the  laps,  naphtha  is  commonly  used.  No  specific 

recommendation can, although, be laid for the selection of  a particular vehicle, still the 

vehicle used should posses the following qualities: 

1.  It should be able to hold the abrasive particles uniformly during the operation. 2.  Its viscosity should not be considerably affected by temperature changes. 3.  It should not evaporate quickly. 

Page 110: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 110/144

1

 NAGPUR 

 

10 

4. 5. 

Pressur

  T

  F

  F

 

have a r

LAPPIN

 

Hand la

 In hand

other elapping 

In some

are rub

A few e

 

belt, etc

 INSTITUTE

It should b

Its viscosit

 and spee

e followin

or soft mat

or hard ma

  Norm

otary moti

 METHOD

  Lapping 

1.  By ha

2.  By m

pping: 

lapping, e

ables the press wor

 cases the 

ed togeth

amples of  

OF TECHNO

 

e non‐corr

 should su

 for Lappi

 magnitud

erial 

terial 

al  speed  r

n relative 

S AND

 MA

is done in 

d‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

chines‐‐‐‐‐

ither the la

rubbing of  dies; mou

lapping co

r by movi

this metho

OGY  

Question 

sive. 

it the oper

es of  press

 

nge used 

to each ot

HINES 

ollowing t

alled han

‐‐‐called m

p or the w

the two sulding dies 

pounds i

g one of  t

d are lappi

 

ank with s

 

ating spee

ure are rec

  0.07

  0.7 

in  rotary  l

er, varies 

o ways: 

lapping. 

achine lap

rk‐piece i

rfaces in cnd metal 

placed be

hese by h

g of  surfa

 

olution 

s. 

ommende

‐‐‐‐0.2 kg/

kg/cm² 

apping,  i.e

rom 1.5m/

ing. 

held by h

ntact. Thimoulds fo

tween the 

nd, the ot

e plates, e

Manufacturi

 for lappin

m² 

., when  th

sec to 4.0 

nd and th

 method i casting, li

two surfa

er re4mai

ngine valv

g process‐I

g: 

work an

/sec. 

motion o

 widely usit gauges,

es and the

ning statio

, and valv

3rd 

semest

  lap 

f  the 

d in etc. 

two 

ary. 

Page 111: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 111/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

111 

Fig. 5.18 An example of  Hand Lapping 

Machine lapping: 

Machine  lapping  is performed  for obtaining a highly  finished  surface on many articles 

like  races ball  and  roller bearings,  gears,  crankshafts, machine bearings, pistons, pins 

and  gauges,  gauge blocks,  various  automobile engine parts  and micrometer  spindles, 

etc. 

Fig 5. 19 working principle of  a vertical spindle lapping machine. 

HONING 

It is also an abrading process, used for finishing previously machined surfaces. It 

is mostly used  for  finishing  internal cylindrical  surfaces  such as drilled or bored holes. 

The  tool used, called a hone,  is a bonded abrasive hone made  in  the  form of  a  stick. 

Although  honing  cradles  the  maximum  stock  removal  out  of   the  surface  finishing 

operation, still it is not primarily a metal removing operation. However, this higher stock 

removing  capacity  enables  the  application  of   honing  for  correcting  slight  out  of  

roundness or lapper. Hole location cannot be corrected through it. The usual amount of  

stock  left  for removal by honing  is  form 0.1 mm to 0.25 mm; although  it  is capable of  

removing the stock up to 0.75 mm. Honing is performed at relatively slow speeds in the 

range of  10‐30 m/min. 

The honing stock are so held  in a holder or mandrel that they can be forced outwards 

by mechanical or hydraulic pressure against the surface of  the bore. Aluminium oxide, 

Page 112: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 112/144

1

 NAGPUR 

 

12 

silicon 

shelter 

longer t

 

Both  in

largely 

5.20. 

The ha

coolant 

done by

back an

the ove

Machin

machin

machin

purpose

hand.  I

will  fail 

honing 

various 

1.  H

2.  V

 

INSTITUTE

arbide  or 

bond  to  fo

ol life and

 

ternal cyli

pplied to  i

d honing 

be used  i

 hand. In t

d forth by 

travel at t

  honing: 

s  also,  su

s do not  s

 by  fitting 

productio

to  give  sa

achines 

types and 

rizontal h

rtical honi

 OF TECHNO

 

diamond  g

rm  the ho

 better cut

 Fig.5.20 

drical and 

nternal cyl

rocess: H

  ample qu

his, the ho

hand. The 

he end of  e

The  proc

ch  as  lath

uit  the na

a hone  in 

n work, w

tisfactory 

nly will giv

izes. The 

ning mach

g machin

OGY  

Question 

rains  of   s

ing  stone

ing action.

 hand ho

flat surfac

indrical su

ning  is a  ‘

ality durin

e is rotat

length of  s

ach stroke 

ss  of   hon

s  and  dri

ure of  wo

lace of  th

ere honin

nd econo

e the desi

ost comm

ine. 

ank with s

 

itable  grit 

, usually 

ing tool a

es can be 

faces only.

wes’ proce

g  the ope

d and the 

tocks used 

is about o

ing  can  b

lling  mach

k, a porta

e drill, the 

is to be 

ical  resul

ed results. 

n classific

 

olution 

are  bond

arrying  tra

d honing 

honed. Bu

 A bond h

ss and  it  i

ation.  In  s

work piec

is about h

e‐third of  

e  done  o

ines.  Whe

le electri

reciprocat

one on a  l

s.  In  such 

These ho

tion of  th

Manufacturi

d  in  resin

ces of   sul

rocess. 

, the proc

ning tool 

necessary

mall parts, 

moved ov

alf  of  that 

the stone l

  many  g

e  the  sta

 drill can 

ing motion

arge scale,

cases,  the

ing machi

se is as foll

g process‐I

oid,  vitrifi

hur or wa

 

ss of  honi

is shown i

 that a sui

honing  ca

er rotating

of  the hol

ngth. 

neral  pur

ionary  ty

e used  fo

 being giv

 such mac

  use  of   re

es are ma

ows: 

3rd 

semest

d  or 

x  for 

ng  is 

Fig. 

able 

n be 

tool 

and 

pose 

e  of  

this 

n by 

ines 

ular 

e in 

Page 113: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 113/144

1

 NAGPUR 

 

13 

QUE‐

 

1)Oxy

Wire 

Expla

a  sur

spray

Some

 INSTITUTE

Fi

) EXPLAIN

 

‐ Fuel gas 

ation:  M

ace.  The 

ing.  Spray

 can even 

OF TECHNO

 

. 5.21 Hon

S METAL S

  F

2. Compre

 

tal sprayin

ppearanc

d metal  c

e colored. 

OGY  

Question 

ing tool he

RAYING 

ig.5.22 me

ssed air 3. 

g is basical

  of   poor 

n  be  dec

 

ank with s

 

ad for vert

PERATION

al sprayin

Flame 4. 

ly intende

urface  on 

rative,  lik

 

olution 

ical machi

/P 5. Ato

 

to confer 

casting  c

  aluminu

Manufacturi

mized  spr

 

some physi

n  be  imp

  or  bronz

g process‐I

 

y 6. Melti

 

cal proper

oved  by 

e  on  cast 

3rd 

semest

 

g 7. 

y on 

etal 

iron. 

Page 114: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 114/144

1

 NAGPUR 

 

14 

it fo

pow

QUE‐8) 

roughn

& depe

tool,  et

assessm

 

surface 

traces. 

Electric

The styl

electricconstitu

wound l

the effe

The mo

meter r

 INSTITUTE

M

m the noz

ered rolle

EXPLAINS 

The most i

ss or micr

d on  the 

c.  A  num

ent; one o

  The

measurem

 

l integrati

us  is draw

l  signals. tes an ar

imbs form 

ct of  varyi

dulated w

ad out or 

OF TECHNO

 

etal sprayi

zle of  spra

rs to the fl

OW SURF

mportant 

irregulari

machining 

er  of   ins

 them is el

e  instrum

ent  i.e.,  a 

g instrum

 across th

igure  shoature vari

branches o

g the air g

ve  is  the

rovides gr

OGY  

Question 

g is done 

gun. In m

me, but so

CE FINISH

arameter 

ies. These 

condition 

ruments 

ctrical int

nts  provi

numerical 

Fig. 5.22

nts emplo

e stylus su

s  the  insts  the air 

f  a bridge 

ps is to m

  amplifie

aphical tra

 

ank with s

 

y melting 

ost guns t

me guns u

 IS MEASU

or measur

are relativ

uch as  ra

re  in  use 

grating st

e  the  fu

assessmen

Electronic 

an arm o

rface and  i

uments  in ap at  the 

ircuit. A ca

odulate or 

;  demodul

e. 

olution 

a metal in 

e metal in 

e powder 

RED? 

ment of  g

ly finely s

e of  metal

for  the 

lus instru

damental 

t displaye

Stylus Inst

 which a d

ts vertical 

which  theouter  limb

rrier wave 

vary the a

ated  &  ei

Manufacturi

n oxy‐ gas 

the form 

or granule 

eometrical 

aced surfa

  removal 

urpose  o

ents. 

informatio

  on  a me

uments 

iamond sty

movement 

movemens of   shape

is supplied 

plitude o

her  filtere

g process‐I

flam & blo

f  wire is f 

metal. 

deviation i

ce irregula

haracteris

  surface 

n  require

er  or  grap

 

lus is mou

transduct

t of  arm d core,  th

to the brid

 the wave

d  to  provi

3rd 

semest

wing 

d by 

s the 

ities 

ic of  

inish 

for 

hical 

ted. 

d to 

hich coil 

ge & 

orm. 

de  a 

Page 115: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 115/144

Page 116: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 116/144

1

 NAGPUR 

 

16 

c)  CY

a)  S

Iused is 

conditio

particul

necessa

compon

nearly t

0.0025 

the cor

order  t

employ

 

It  is  the 

and  so

wear a

pieces 

INSTITUTE

INDRICAL 

uper finish

 is more o bonded 

ns  to  pro

rly  noted 

ry,  theref 

ents to be 

the final 

m to 0.0

ect size, al

  bring  th

d pior to s

 

b)  Electr most pop

etime on 

d abrasio

asy to sho

 OF TECHNO

 

GRINDING 

ing: ‐

less like a brasive. T

uce  a hig

that  it  is

re,  that  i

super finis

size. On a

5 mm sto

though up 

e  work  to 

uper finishi

  Fig. 5.2

plating:‐ 

ular mean

non‐metal

,  for appe

ulder and t

OGY  

Question 

lapping pre abrasive

  quality  s

  not  esse

n  order  t

ed should 

average t

k to be re

to 0.025 

such  a  cl

ng. 

3 Principle 

of  applyi

.  This  is d

rance  to 

o slot of  a

 

ank with s

 

cess with s are used 

rface  finis

tially  a 

o  have  a 

first be fin

he best re

oved by 

m can be

ose  dime

of  superfi

g metallic 

ne  for pr

e‐work w

ea on ste

 

olution 

specific din a partic

h  on  the 

etal  rem

rapid  rat

ished, thro

ults can b

upper fini

  removed 

sional  acc

ishing ope

coating o

tection  ag

rn part by 

l parts fro

Manufacturi

ifference tular way u

ork  surfa

ving  oper

e  of   prod

ugh other 

obtained 

hing bring

through  th

uracy,  grin

ration. 

the surfa

ainst  corro

increase  i

 being ca

g process‐I

at the abrnder contr

e.  It  shoul

tion  and 

uction,  all 

perations, 

by  leaving 

ing the wo

is operatio

ding  is  us

 

e of   the 

sion or  ag

  size,  to 

rburized d

3rd 

semest

sive olled 

d  be 

it  is 

the 

very 

only 

rk to 

n.  In 

ually 

etal 

ainst 

ake 

ring 

Page 117: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 117/144

Page 118: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 118/144

Page 119: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 119/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

119 

disturbed.  It  is  the  tailstock  centre  which  is  moved  in  or  out,  manually  or 

hydraulically,  to  insert  and  hold  the  work.  Tailstock  and  headstock  both  can  be 

moved along the table to suit the work. The table is usually made in two parts. The 

upper table carries the tailstock, headstock and the work piece and can be swiveled in a horizontal plane to a maximum guideways to provide longitudinal traverse to the 

upper table, and hence the work. Table is usually preferred. 

Universal cylindrical grinders.:‐

A universal  cylindrical  grinder  carries  all  the parts and movement of   a plain 

cylindrical  grinder  and,  in  addition,  carries  the  following  advantageous 

features. 

a)  Its headstock, can be made to carry a live or dead spindle, as desired the former being needed when the work is held in a chuck. 

b)  The headstock can itself  be swiveled in a horizontal plane. c)  Its wheel head can be raised or lower and can also be swiveled to +_ 900 to grind 

tapered surface having large taper angle. 

All these factors contribute towards the greater versatility of  these grinders. All the 

modern  universal  type  cylindrical  grinders  carry  hydraulic  drive  for  wheel  head 

approach and feed, table traverse and elimination of  backlash in the feed screw nut. 

A  typical hydraulically operated universal  cylindrically grinders, with  its main parts 

control. 

Most of  the modern universal grinders are provided with necessary extra equipment 

like work  rest  to  support  slender work, wheel  trueing device, arbour  for balancing 

the wheel, internal grinding spindle and three   jaw self ‐centering chuck, etc. 

Page 120: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 120/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

120 

DRILLING MACHINE, BORING, BROACHING AND REAMING MACHINES 

Page 121: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 121/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

121 

UNIT‐VI 

DRILLING MACHINE,

 BORING,

 BROACHING

 AND

 REAMING

 MACHINES

 

Q ‐1 Describe  the  different  operations which  are  performed  on  drilling machine with 

neat sketches. 

There is no. of  operations done on a drilling machine, as shown in Fig 6.1. these are as 

follows: 

1.  Drilling  5. Counter‐ sinking 2.  Reaming  6. Spot facing, and 

3.  Boring  7. Tapping 

4.  Counter‐ boring 1. Drilling:‐

It  is  the main  operation  done  on  this machine.  It  is  the  operation  of   producing  the 

circular hole in a solid metal by means of  a revolving tool called drill. 

2. Reaming:

It is the operation of  finishing a hole to bring it to accurate size and have a fine surface 

finish. The operation  is performed by means of  a multi‐tooth  tool  called  reamer. The 

operation serves to produce a straight, smooth and accurate hole. The accuracy to be 

expected is within ± 0.005 mm. 

Page 122: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 122/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

122 

Fig.6.1. Operations done on drilling machine 

3. Boring:‐

It  is an operation used  for enlarging a hole to bring  it to  the required size and have a 

better  finish.  It  involves  the used of  an adjustable  cutting  tool having a  single  cutting 

edge.  In addition to the above objective, this operation can be used for correcting the 

hole location and out of  roundness, if  any, as the tool can be adjusted to remove more metal from one side of  the hole than the other. It is a slower process than reaming. The 

accuracy to be expected is within ± 0.0125 mm. 

4. Counter‐ boring:‐

The  operation  is  used  for  enlarging  only  a  limited  the  portion  of   the  hole  is  called 

counter‐ boring. It can be performed either by a means of  a double‐tool boring bar, or a 

counter‐ boring  tool.  In  order  to  maintain  alignment  and  true  concentricity  of   the 

counter bored hole with the previously drilled hole the counter‐ boring tool is provided with a pilot at its bottom. 

5. Counter‐ sinking:‐

It is the operation used for enlarging the end of  a hole to give it’s a conical shape for a 

short  distance.  This  is  done  for  providing  a  seat  for  the  counter‐ sunk  heads  of   the 

Page 123: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 123/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

123 

screw,  show  that  the  letter may  be  flush with  the main  surface  of   the work.  The 

standard counter‐ sinks carry included angles of  600, 82

0 or 90

0. 

6. Spot facing:‐

This operation  is used  for squaring and  finishing the surface around and at the end of  

hole,  so  that  the  same can be provide  smooth and  true  seat  to  the underside of  bolt 

heads or collars, etc. This is usually done on casting or forgings. The whole may be spot 

faced below the rough surface or above it. i.e., on the upper surface of  the boss, if  the 

same is provided. 

7. Tapping:‐

It is the operation done for forming the internal threads by means of  the tool called tap. To perform this operation the machine should be equipped with a reversible motor or 

some other reversing mechanism. Alternatively, a collapsible tight typing attachment is 

used. 

Q ‐2 Explain with neat sketch planer type horizontal boring machine. 

This machine resembles in construction with the table type only the difference is in the 

construction and operation of   the work  supporting mechanism.  In  this, a heavy  cross 

bed  is  incorporated between  the  spindle column and  the end  support column. This  is 

mounted across  the axis of   the  spindle and  carries a  table over  it. On  its  two  sides  it 

carries  the  two  columns.  The  main  column  carrying  the  head‐stock,  rigidly  fixed 

whereas  the end‐support column can move  towards or away  from  this bed along  the 

horizontal ways provided on the top of  the cross bed, at right angles to the former bed. 

The   job is mounted on the table. In operation it resembles a planer 

Page 124: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 124/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

124 

Fig. 6.2. Block diagram of  a planer type boring machine. 

1.  End  support  column.  2.  Spindle  head  column.  3.  Table.  4.  Spindle.  5.  Spindle head. 6. Cross bed. 7. Electric motor for spindle head. 8. Longitudinal bed. 

In that tool is held between the two columns or mounted on the headstock only and the 

work, mounted on the table, moves past the tool. (See Fig 6.2). This type of  machine is 

very suitable for long   jobs. 

Q ‐3 Draw neat sketch of  a twist drill and show its various elements clearly? 

The  most  common  type  of   drill  in  use  today  is  the  twist  drill.  It  was  originally 

manufactured by twisting a flat piece of  tool steel longitudinally for several revolutions, 

then  grinding  the  diameter  and  the  point.  The  present  day  twist  drills  made  by 

machining two spiral flutes or grooves that turn lengthwise around the body of  the drill. 

Fig. 6.3. Principle parts of  twist drills 

Page 125: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 125/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

125 

Twist drill  is an end cutting  tool. Different  types of   twist drills are classified by  Indian 

Standard  Institution  according  to  the  type  of   shank,  length  of   the  flute  and  overall 

length of  the drill. 

Twist drill elements: 

The following are the twist drill elements. 

Axis: The longitudinal centre line of  the drill. 

Body: That portion of  the drill extending from its extreme point to the commencement 

of  the neck, if  present, otherwise extending to the commencement of  the shank. 

Body  clearance:  The  portion  of   the  body  surface  which  is  reduced  in  diameter  to 

provide diametric clearance. 

Chisel edge: The edge formed by the  intersection of  the flanks. The chisel edge  is also 

sometimes called dead centre. The dead centre or the chisel angle acts as a flat drill and 

cuts  its own hole  in the work‐piece. A great amount of  axial thrust  is required to cut a 

hole by  the  chisel edge.  In  some drills  chisel edge  is made  spiral  instead of  a  straight 

one.  This  reduces  the  axial  thrust  and  improves  the  whole  location.  Chances  of  

production of  oversize holes are also reduced. 

Chisel edge

 corner:

The corner formed by the intersection of  a lip and the chisel edge. 

Face:‐

The portion of  the flute surface adjacent to the lip on which the chip impinges as it is cut 

from the work. 

Flank;‐

That surface on a drill point which extends behind the lip to the following flute. 

Flutes:‐

It is the groove in the body of  the drill which provides the lip. 

The functions of  flutes are:‐

Page 126: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 126/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

126 

1.  To form the cutting edges on the point. 

2.  To allow the chips to escape. 

3.  To cause the chips to curl. 4.  To permit the cutting fluid to reach the cutting edges. 

Heel: ‐ the edge formed by the intersection of  the flute surface and the body clearance. 

Lands:‐

The cylindrically ground surface on the leading edges of  the drill flutes. The width of  the 

land is measured at the right angles to the flute helix. The drill is full size only across the 

lands at the point end. Land keeps the drill aligned. 

Lip (cutting edge):‐

The edge formed by the intersections of  the flank and the face. The requirements of  the 

drill lips are:‐

1.  Both  lips  should be at  the  same angle of   inclination with  the drill axis, 590  for general work. 

2.  Both lips should be of  the equal length. 3.  Both lips should be provided with the correct clearance. 

Neck:‐

It  is the diametrically undercut portion between the body and shank of  drill. Diameter 

and other particulars of  the drill are engraved at the neck. 

Outer corner:‐

The corner formed by the intersection of  the flank and face. 

Point:‐

The sharpened end of  the drill, consisting of  all that part of  the drill which  is shape to 

produce lips, face, flanks and chisel edge. 

Right hand cutting drill:‐

Page 127: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 127/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

127 

A drill which cuts when rotating in counter ‐ clockwise direction viewed on the point end 

of  the drill. 

Shank:‐

That part of  the drill by which it is held and driven. The most common types of  the shank 

are  the  taper  shank  and  the  straight  shank.  The  taper  shank  provides  the means  of  

centering and holding the drill by friction in the tapered end of  the spindle. 

Tang:‐

The  flattened end of   the  tapered  shank  intended  to  fit  into a drift  slot  in  the  spindle, 

socket or drill holder. The tang ensures positive drive of  the drill from the drill spindle. 

Web:‐

The central portion of  the drill situated between the roots of  the  flutes and extending 

from  the point  towards  the  shank;  the point end of   the web or core  forms  the chisel 

edge. 

Linear dimensions:

 ‐

The following are the linear dimensions of  the drill: 

Back taper (longitudinal clearance):‐

It is the reduction in diameter of  the drill from the point toward the shank. This permits 

all parts of  the drill behind the point to clear and not rub against the sides of  the hole 

being  the drilled  the paper  varies  from 1:4000  for  small diameter drills  to 1: 700  for 

larger diameters. 

Body clearance diameter:‐

It is the diameter over the surface of  the drill body which is situated behind the lands. 

Depth of  the body clearance:‐

The amount of  radial reduction on each side to provide body clearance. 

Page 128: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 128/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

128 

Diameter:‐

The measurements across the cylindrical lands at the outer corners of  the drill. 

Flute length:

The axial length from the extreme end of  the point to the termination of  the flute at the 

shank end of  the body. 

Lead of  helix: 

The distance measured parallel to the drill axis between the corresponding point on the 

leading edge of  the flute in one complete turn of  the flute. 

Lip length:

The minimum distance between the outer corner and the chisel end corner of  the lip. 

Overall length:‐

The length over the extreme ends of  the points and the shank of  the drill. 

Web (Core) taper:‐

The increase in the web or core thickness from the point of  the drill into the shank end 

of  the flute this increase in thickness gives additional rigidity to the drill and reduces the 

cutting pressure at the point end. 

Web thickness:‐

The  minimum  dimensions  of   the  web  or  core  measured  at  the  point  end  of   drill. 

Considerable power is required to force portion the work, and web thinning is employed 

to reduce the web thickness. 

Drill angles:‐ Following are the drill angles which are ground on a twist drill for efficient 

removal of  metal. 

Chisel edge angle: The obtuse  angle  included between  the  chisel edge and  the  lip  as 

viewed from the end of  the drill. The usual value of  this angle varies from 1200 to 135

0. 

Page 129: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 129/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

129 

Helix angle or rake angle: The helix or rake angle is the angle formed by the leading edge 

of  the land with a plane having the axis of  the drill. If  the flute is straight, parallel to the 

drill axis then there would be no rake; if  the flute is right handed then it is positive rake; 

and  if   it  is  left handed  then  the  rake  is negative. The usual value of   rake angle  is 300

, angle, greater will be torque required to drive the drill at a given feed. 

Point angle: This  is  the  angle  included between  the  two  lips projected upon a plane, 

parallel to the drill axis and parallel to the two cutting lips. The usual point angle is 1180, 

but for harder steel alloys, the angle increases. 

Lip clearance angle: The angle formed by the flank and a plane at right angles to the drill 

axis. The angle  is normally measured at  the periphery of   the drill. Lip clearance  is  the 

relief  that  is ground to the edges  in order to allow the drill to enter the metal without interference. The lip clearance angle should increase toward the centre of  the drill than 

at the circumference. This is due to the fact that different cutting edges follow different 

helical paths. Any point on the cutting edge near centre. This happens to be such due to 

the lead of  the helix being same in each case and hence the clearance angle given to the 

drill cutting edge should increase towards the centre/. The clearance angle is 120 in most 

cases.  The  clearance  angle  should  be minimum  to  add  rigidity  and  strength  to  the 

cutting edge. 

Q ‐4 Draw a neat sketch of   radial drilling machine, Name  the various parts and  their 

functions. 

The  radial  drilling machine  is  intended  for  drilling medium  to  large  and  heavy work‐

pieces.  The machine  consists  of   a  heavy,  round,  vertical  column mounted  on  a  large 

base.  The  column  supports  a  radial  arm  which  can  be  raised  and  lowered  to 

accommodate work‐pieces of  different heights. The arm may be swung around to any 

position  over  the  work  bed.  The  drill  head  containing  mechanism  for  rotating  and 

feeding the drill is mounted on a radial arm and can be moved horizontally on the guide‐

ways and clamped at any desired position. These  three movements  in a  radial drilling 

machine when combined together permit the drill to be located at any desired point on 

a large work‐piece for drilling the hole. When several holes are drilled on a large work‐

piece, the position of  the arm and the drill head is altered so that the drill spindle may 

be moved  from  one  position  to  the  other  after  drilling  the  hole without  altering  the 

Page 130: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 130/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

130 

setting of  the work. This versatility of  the machine allows it to work is very large it may 

be placed on the floor or in a pit. Fig 6.4 illustrates a radial drilling machine. 

Figure 6.4 Radial drilling machine. 

1.  Base, 2. Column, 3. Radial arm, 4. Motor for elevating the arm, 5. Elevating screw, 6. Guide ways, 7. Motor for driving the drill spindle, 8. Drill head, 9. Drill spindle, 

10. Table. 

Plain radial drilling machine:  In a plain radial drilling machine provisions are made for 

vertical adjustment of   the arm, horizontal movement of   the drill head along  the arm, 

and circular movement of  the arm in horizontal plane about the vertical column. 

Semi‐universal machine:  In  a  semi‐universal machine,  in  addition  to  the above  three 

movements,  the drill head can be  swung about a horizontal axis perpendicular  to  the 

arm.  This  fourth movement  of   the drill head permits drilling  hole  at  an  angle  to  the 

horizontal plane other than the normal position. 

Page 131: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 131/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

131 

Universal machine:  In a universal machine,  in addition  to  the above  four movements, 

the  arm  holding  the  drill  head may  be  rotated  on  a  horizontal  axis.  All  these  five 

movements in a universal machine enable it to drill on a work‐piece at any angle. 

Q ‐5 Explains   jig boring operation. 

Jig boring machine is the most accurate of  all machine tools. This was first developed in 

the year 1910 in Switzerland and used as a locating machine. The real    jig borer was first 

built  in  the  year 1917 by Pratt and Whitney.  They  are  characterized by provisions of  

highest  accuracy  through  rigidity,  low  thermal  expansion  and  precise  means  of  

measuring distance for accurately locating and spacing holes. The machining accuracy is 

very high, within a range of  0.0025 mm. A    jig boring machine resembles in appearance 

to vertical milling machine, but so  far  its operation and accuracy are concerned  there 

cannot be any comparison between the two. The spindle and other parts of  the machine 

are extremely rigid to resist deflection and the vibration is minimum. The spindle runs in 

preloaded anti‐friction bearings. The spindle housings are made of   invar having a very 

low coefficient of   linear expansion. The    jig boring machine  requires  to be operated  in 

temperature controlled rooms where temperature can be maintained constant. This  is 

essential to prevent inaccuracy in the machine. 

Types of  Jig boring machines: There are mainly two types of    jig boring machines: 

1.  Vertical milling machine type. 2.  Planer type 1.  Vertical milling machine  type:  It  resembles  in construction  to a vertical milling 

machine. The spindle rotates on a vertical column and the horizontal table rests 

on the bed  in front of  the column. The positioning of  the work mounted on the 

table may be obtained by compound movements of  the table, perpendicular and 

parallel to the column face. 

2.  Planer type: It consists of  two vertical columns at the two sides of  the table and a mounted on the base. The table has reciprocating movement  for adjustment of  

the  work.  The  spindle  is mounted  on  the  cross‐rail  bridging  the  two  vertical 

columns. Ina planer type    jig borer, two co‐ordinate movements for hole location 

are provided by the longitudinal movement of  the spindle along the cross‐rail. 

Page 132: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 132/144

1

 NAGPUR 

 

32 

Q ‐6 Wh

ReaminIn orde

size, th

by hand

reamer. 

Elemen

The ele

Axis: Th

Backer 

enterin

Bevel le

reamer 

Body: T

comme

Circular 

leading 

Clearan

 INSTITUTE

t is reami

: It is not 

to achiev

 same is d

 and mach

 

s of  ream

ents of  re

e longitudi

taper:  The

 end towa

ad: The an

in to hole. 

at portion

cement o

land:  The

edge of  th

e: 

OF TECHNO

 

g?  Draw 

ractically 

this,  i.e., 

rilled a littl

ine. The o

r: 

amer are d

al centre l

  reduction

ds the sha

gular cutti

It is not pro

 

F

 of  the rea

 its shank. 

cylindrical

 land. 

OGY  

Question 

sketch of  

ossible to 

to produc

e undersiz

eration of  

escribed a

ine of  the 

in  a  diam

k. 

g portion 

vide with 

ig 6.5 mac

mer exten

ly  ground 

ank with s

 

reamer. 

roduce a 

an exactl

 and then 

reaming i

 below: 

eamer. 

eter  per 

t the ente

 circular la

ine reame

ing from t

surface  a

 

olution 

ole of  the 

y  round a

reamed. 

volves the

00 mm  le

ring end t

nd. 

he enterin

  jacent  to 

Manufacturi

exact size 

d  smooth 

eaming ca

 multi‐toot

ngth  of   re

 facilitate 

end of  th

the  cuttin

g process‐I

hrough drihole of  co

n be done 

h tool call

amer  from

he entry o

 reamer t

  edge,  o

3rd 

semest

lling. 

rrect 

both 

d as 

the 

f  the 

the 

the 

Page 133: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 133/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

133 

1.  Primary:  That  portion  of   the  land  removed  to  provide  clearance  immediately behind the cutting edge. 

2.  Secondary: That portion of   the  land  removed  to provide  clearance behind  the primary clearance or cutting edge. 

Cutting edge:  The edge formed by the intersection of  the face and the circular land or 

the surface left by the provision of  primary clearance. 

Face: The portion of  the flute surface adjacent to the cutting edge on a which the chip 

impinges as it is cut from the work. 

Flutes: The grooves  in the body of  the reamer to provide cutting edges, to permit the 

removal of  chips and to allow cutting fluid to reach the cutting edges. 

Heel:  The  edge  formed  by  the  intersection  of   the  surface  left  by  the  provision  of  

secondary clearance and the flute. 

Land:  That  portion  of   the  fluted  body  left  standing  between  the  flutes,  the  surfaces 

included between the cutting edge and the heel. 

Pilot: A cylindrically ground portion of   the body at  the entering end of   the  reamer  to 

keep the reamer in alignment. 

Recess: That portion of  the body which is reduced in diameter below the cutting edge, 

pilot or guided diameter. 

Shank: That portion of  the reamer by which it is held and driven. 

Diameter: The maximum cutting diameter of  the reamer at the entering end. 

Rotation of  cutting: A reamer is named, according to the direction of  rotation as: 

Left hand cutting reamer: A reamer which cuts while rotating  in a clockwise direction, 

when viewed on the entering end of  the reamer. 

Right  hand  cutting  reamer:  A  reamer  which  cuts  while  rotating  in  a  anti‐clockwise 

direction, when viewed on the entering end of  the reamer. 

Page 134: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 134/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

134 

Reamer angles: The reamer angles are given below. 

Bevel  lead  angle:  The  angle  formed  by  the  cutting  edges  of   the  bevel  lead  and  the 

reamer axis. 

Clearance angles: The angles  formed by  the primary or  secondary clearances and  the 

tangent to the periphery of  the reamer at the cutting edge. 

Helix angle: The angle between the cutting edge and the reamer axis. 

Rake angle: The angles, in a diametric plane, formed by the face and a radial line from 

the cutting edge. 

1.  If   the  face and  the radial  line coincide,  the angle  is zero degree and the  face  is called radial. 

2.  If  the angle formed by the face and the radial line falls in behind the radial line in relation to the direction of  cut, the rake angle is negative, and the face is known 

as over‐cut. 

Taper  lead  angle:  The  angle  formed  by  the  cutting  edges  of   the  taper  lead  and  the 

reamer axis. 

Q ‐7  Differentiate  with  neat  sketches  between  counter  boring  and  countersinking 

operations. Also sate their necessity. 

Counter‐boring  Counter‐sinking 

•  This operation  is used  for enlarging 

only limited portion of  the hole. 

•  This operation  is used  for enlarging 

the  end  of   the  hole  to  give  it  a 

emical shape for a short distance. 

•  The  tool  is used  for  counter‐boring 

is called as counter‐bore. 

•  The tool  is used  for counter‐sinking 

is called as counter‐sink. 

•  The  enlarged  hole  forms  a  square  •  The  enlarged  hole  form  emical 

Page 135: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 135/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

135 

shoulder with a original hole.  shape with original hole. 

•  This  is  necessary  in  some  cases  to 

accommodate  the  heads  of   bolts, 

studs and pins. 

•  This  is  necessary  in  some  cases  to 

provide a seat  for the counter‐sunk 

heads of  the screws. 

Fig 6.6 Counter‐boring  Fig 6.7 Counter‐sinking 

Q ‐8 Differentiate operations of  drilling, boring and reaming clearly? 

Drilling  Boring  Reaming 

•  The  hole  is generated  by  a 

rotating  edge  of  

cutting  tool  known 

as  the  drill  and 

operation  known  as 

the drilling. 

•  It  is the operation of  enlarging  and 

turning  a  hole 

produced  by 

punching,  casting  or 

forging. 

•  It  is the operation of  finishing  and  giving 

dimensions  accuracy 

to hole or bore hole. 

•  The speed of  spindle 

is  double  than  that 

of   boring  and  much 

more than reaming. 

•  The speed of  spindle 

is  half   than  that  of  

drilling  but  more 

than reaming. 

•  The speed of  spindle 

is  less  than  that  of  

drilling and boring. 

•  A  12  mm  drill  may 

produce  a  hole  as 

much  as  0.125  mm 

oversize  and  22 mm 

drill may produce  as 

much  as  0.5  mm 

•  The  material 

removed  by  this 

process  is  around 

0.375  mm  and  for 

accurate  work 

should  not  be 

•  The  accuracy  is  as 

high  as  ±  0.00125 

mm. 

Page 136: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 136/144

Page 137: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 137/144

1

 NAGPUR 

 

37 

A vertic

and cu

rolling s

circular 

machin

 

The ver

(

(

1. 

INSTITUTE

l boring m

bersome 

tock tires, 

shaped pa

 can take 

ical boring 

) Vertical ) Standar 

ertical tur

 OF TECHNO

 

Fig

achine is p

ork‐piece

steam and 

rts. The siz

nly circula

machine is

urret lathe

 vertical b

et lathe: 

OGY  

Question 

.6.8 Vertic

articularly 

. The typic

water tur

e of  the w

 cut. 

of  two typ

, and 

ring machi

 

ank with s

 

l boring m

dapted fo

al works a

ine castin

rk  is  limit

es: 

ne 

olution 

chine 

holding a

e: larger g

s, fly whe

d by the 

Manufacturi

 

d machini

ar blanks, 

els flanges 

iameter o

g process‐I

ng large, h

locomotiv

and numb

 the table.

3rd 

semest

avy, 

and 

er of  

The 

Page 138: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 138/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

138 

fig 6.9 Vertical turret lathe 

This type of  boring machine combines the advantages of  the vertical boring mill and the 

turret the lathe. A vertical boring machine of  smaller size is called a vertical turret lathe. 

It  has  an  indexible  turret mounted  upon  the  cross‐rail  above  the  table  for multiple 

tooling.  A  four  station  square  turret  side‐head  which  enables  facing‐turning  under‐

cutting and many other operations  is mounted at  the  side of   the  lathe. The cross‐rail 

may  have  vertical  adjustments  and  for  case  of   operation  it  is  counter  balanced.  The 

turret mounted on the saddle may be moved cross‐wise by hand or power. The turret 

may also be moved in a vertical plane. The side‐head also has up and down and to and 

fro  adjustments  from  the  centre of   the  table. The machine  is  suitable  for boring and 

turning railroad wheels, piston rings, gear blanks, etc.  A vertical turret lathe is shown in 

Fig 6.9 

2.  Standard  vertical  boring machine:  Vertical  boring machines  are  larger  in  size than  vertical  turret  lathe and  there  is no  turret head. The machine  is provided 

with two vertical heads and one or two side‐heads. The tool‐heads are mounted 

on  the  cross‐rail which may be adjusted up and down. The  saddle of   the  tool‐

head may be fed cross‐wise and the tool head ram fed in vertical direction. 

Page 139: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 139/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

139 

Fig. 6.10 Standard vertical boring machine 

The ram heads can be swiveled to incline the ram up to 600 on either side of  the vertical 

axis  for  machining  tapers.  The  machine  is  particularly  intended  for  boring  large, 

cylindrical  and  symmetrical  work‐pieces.  Turbine  castings,  locomotive  tires,  etc.  are 

some of  the common examples which need vertical boring machine is shown in Fig 6.10 

b)  Time estimation for drilling operations: Machining time in drilling is determined by the formula: 

T =  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐min. 

n x s r Where,  n =  r. p. m. of  the drill 

s r =  Feed per revolution of  the drill in mm 

L  = Length of  travel of  the drill in mm 

And  T  = Machining time in min 

Page 140: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 140/144

1

 NAGPUR 

 

40 

Where, 

iii) 

INSTITUTE

l1  =  len

  l2  = a

  l3 = le

  l4 = ov

A broac

 

Broachin

surfaces,

to  enlar

punchin

 

OF TECHNO

 

F

th of  the 

proach of  

gth of  the 

er‐travel 

ing tool: 

g of   inside

 external o

ge  and  c

, casting, f 

 

OGY  

Question 

ig. 6.11 Dril

ork‐piece

drill, 

drill point

  Fi

 surfaces c

r surface 

t  various 

orging, etc.

  Fig 6.13 B

 

ank with s

 

ling 

6.12 broa

alled  inter

roaching. I

contours 

roach teet

 

olution 

h terms 

al or hole

nternal br

in  holes 

details 

Manufacturi

 

broaching

aching to

lready  m

 

g process‐I

 and of  ou

ls are desi

de  by  dri

3rd 

semest

tside 

ned 

lling, 

Page 141: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 141/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

141 

Broach elements: Ordinary  cut broaches  for machining previously drilled or 

bored holes consist of  the following elements (Fig. 6.9) 

Pull  end:  This  is  designed  to  permit  engagement  of   the  broach  with  the 

broaching machine through the use of  a puller head. 

Front pilot: This centers the broach in the hole before the teeth begin to cut. 

Roughing and semi‐finish teeth: They remove most of  the stock in the hole. 

Finishing teeth: They are for sizing the hole and must have the shape required 

of  the finished hole. 

Rear  pilot  and  follower  rest:  They  support  the  broach  after  the  last  tooth 

leaves the hole. 

The form of  broach teeth reveals features like those of  other cutting tools. 

Land: The top portion of  a tooth is called the land and in most cases ground to 

give a slight clearance. 

Back off  or  clearance  angle: This  corresponds  to  the  rake  angle on  a  lathe 

tool. This is 1.50 to 2

0 for both cast iron and steel. Finish teeth have a smaller 

angle ranging from 0 to 1.50. 

Rake or hook angle or  face angle: This  corresponds  to  the  rake angle on a 

lathe tool. The rake angle varies from according to the material being cut, and 

in general,  increases as  the ductility  increases. Values of   this angle  for most 

steels range from 12 to 150. 

Pitch: The  linear distance from the cutting edge of  one tooth to the corresponding 

edge on the next tooth is called the pitch t and differs for cutting and finishing teeth. 

For the cutting teeth, the pitch is selected in accordance with the length l of  the hole 

being  broached  (t=1.25√ to1.5√ ).  On  an  average,  the  pitch  of   finishing  teeth  is usually equal to one half  of  the cutting teeth pitch. The pitch should vary by 0.2 to 

0.3 mm after several teeth. 

The height of  the roughing and semi finish teeth gradually  increases from shank 

to  the  finishing  teeth.  This  increment,  called  the  cut  per  tooth,  depends  on  the 

material being machined and the hole size. The cut per tooth  is usually taken from 

0.01 to 0.2 mm. 

Page 142: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 142/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

142 

Page 143: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 143/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste

143 

Page 144: 94905372 Manufacturing Process i

8/13/2019 94905372 Manufacturing Process i

http://slidepdf.com/reader/full/94905372-manufacturing-process-i 144/144

 NAGPUR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   Manufacturing process‐I 

Question bank with solution 

3rd 

semeste