Τιτάνιο«Η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και η υψηλή χημική αντιδραστικότητα το καθιστούν επιρρεπές σε επιφανειακά ελαττώματα κατά τη διάρκειαΜηχανική κατεργασία CNC. Ενώ η γεωμετρία του εργαλείου και οι παράμετροι κοπής έχουν μελετηθεί εκτενώς, η βελτιστοποίηση του ψυκτικού μέσου παραμένει ανεπαρκώς αξιοποιήσιμη στην βιομηχανική πρακτική. Αυτή η μελέτη (που διεξήχθη το 2025) αντιμετωπίζει αυτό το κενό ποσοτικοποιώντας τον τρόπο με τον οποίο η στοχευμένη παροχή ψυκτικού βελτιώνει την ποιότητα του φινιρίσματος χωρίς να διακυβεύεται η απόδοση.
Μεθοδολογία
1. Πειραματικός Σχεδιασμός
●Υλικό:Ράβδοι Ti-6Al-4V (Ø50mm)
●Εξοπλισμός:CNC 5 αξόνων με ψυκτικό μέσο μέσω εργαλείου (εύρος πίεσης: 20–100 bar)
●Μετρήσεις που παρακολουθούνται:
Τραχύτητα επιφάνειας (Ra) μέσω προφίλμετρου επαφής
Φθορά πλευράς εργαλείου χρησιμοποιώντας απεικόνιση μικροσκοπίου USB
Θερμοκρασία ζώνης κοπής (θερμική κάμερα FLIR)
2. Έλεγχοι Επαναληψιμότητας
● Τρεις επαναλήψεις δοκιμών ανά σύνολο παραμέτρων
● Αντικατάσταση ένθετων εργαλείων μετά από κάθε πείραμα
● Σταθεροποίηση θερμοκρασίας περιβάλλοντος στους 22°C ±1°C
Αποτελέσματα & Ανάλυση
1. Πίεση ψυκτικού έναντι φινιρίσματος επιφάνειας
●Πίεση (bar):20 50 80
●Μέσος όρος Ra (μm) :3.2 2.1 1.4
●Φθορά εργαλείου (mm):0,28 0,19 0,12
Το ψυκτικό υψηλής πίεσης (80 bar) μείωσε την τιμή Ra κατά 56% σε σχέση με την αρχική τιμή (20 bar).
2. Εφέ τοποθέτησης ακροφυσίου
Τα ακροφύσια υπό γωνία (15° προς την άκρη του εργαλείου) ξεπέρασαν τις ακτινικές διατάξεις κατά:
● Μείωση της συσσώρευσης θερμότητας κατά 27% (θερμικά δεδομένα)
●Επέκταση της διάρκειας ζωής του εργαλείου κατά 30% (μετρήσεις φθοράς)
Συζήτηση
1. Βασικοί Μηχανισμοί
●Εκκένωση τσιπ:Το ψυκτικό υψηλής πίεσης σπάει τα μακριά θραύσματα, εμποδίζοντας την επανακοπή.
●Θερμικός έλεγχος:Η τοπική ψύξη ελαχιστοποιεί την παραμόρφωση του τεμαχίου εργασίας.
2. Πρακτικοί Περιορισμοί
● Απαιτούνται τροποποιημένες διατάξεις CNC (ελάχιστη χωρητικότητα αντλίας 50 bar)
● Δεν είναι οικονομικά αποδοτικό για παραγωγή χαμηλού όγκου
Σύναψη
Η βελτιστοποίηση της πίεσης του ψυκτικού υγρού και της ευθυγράμμισης των ακροφυσίων βελτιώνει σημαντικά το φινίρισμα της επιφάνειας του τιτανίου. Οι κατασκευαστές θα πρέπει να δώσουν προτεραιότητα στα εξής:
●Αναβάθμιση σε συστήματα ψυκτικού ≥80 bar
● Διεξαγωγή δοκιμών τοποθέτησης ακροφυσίων για συγκεκριμένα εργαλεία
Περαιτέρω έρευνα θα πρέπει να διερευνήσει την υβριδική ψύξη (π.χ., κρυογονική+MQL) για κράματα που είναι δύσκολο να κατασκευαστούν.
Ώρα δημοσίευσης: 01 Αυγούστου 2025
