Tytan'słaba przewodność cieplna i wysoka reaktywność chemiczna sprawiają, że jest podatny na wady powierzchniowe podczasObróbka CNC. Chociaż geometria narzędzia i parametry skrawania są dobrze zbadane, optymalizacja chłodziwa pozostaje niedostatecznie wykorzystywana w praktyce przemysłowej. Niniejsze badanie (przeprowadzone w 2025 roku) wypełnia tę lukę, określając ilościowo, w jaki sposób ukierunkowane dostarczanie chłodziwa poprawia jakość wykończenia bez obniżania wydajności.
Metodologia
1. Projekt eksperymentalny
●Tworzywo:Pręty Ti-6Al-4V (Ø50mm)
●Sprzęt:5-osiowe CNC z chłodzeniem przez narzędzie (zakres ciśnienia: 20–100 bar)
●Monitorowane wskaźniki:
Chropowatość powierzchni (Ra) za pomocą profilometru kontaktowego
Zużycie powierzchni bocznej narzędzia z wykorzystaniem obrazowania mikroskopem USB
Temperatura strefy cięcia (kamera termowizyjna FLIR)
2. Kontrola powtarzalności
●Trzy powtórzenia testu na zestaw parametrów
● Wymiana wkładek narzędziowych po każdym eksperymencie
●Temperatura otoczenia stabilizowana na poziomie 22°C ±1°C
Wyniki i analiza
1. Ciśnienie chłodziwa a wykończenie powierzchni
●Ciśnienie (bar):20 50 80
●Średnia Ra (μm) :3.2 2.1 1.4
●Zużycie narzędzia (mm):0,28 0,19 0,12
Wysokociśnieniowy środek chłodzący (80 bar) zmniejszył Ra o 56% w porównaniu do wartości bazowej (20 bar).
2. Wpływ położenia dyszy
Dysze kątowe (15° w kierunku końcówki narzędzia) okazały się lepsze od dysz promieniowych pod względem:
● Zmniejszenie akumulacji ciepła o 27% (dane termiczne)
●Wydłużenie żywotności narzędzia o 30% (pomiary zużycia)
Dyskusja
1. Kluczowe mechanizmy
●Ewakuacja wiórów:Chłodziwo pod wysokim ciśnieniem rozbija długie wióry, zapobiegając ich ponownemu przecinaniu.
●Kontrola termiczna:Lokalne chłodzenie minimalizuje odkształcenia przedmiotu obrabianego.
2. Ograniczenia praktyczne
● Wymaga zmodyfikowanych ustawień CNC (minimalna wydajność pompy 50 barów)
● Nieopłacalne w przypadku produkcji małoseryjnej
Wniosek
Optymalizacja ciśnienia chłodziwa i ustawienia dyszy znacząco poprawia jakość wykończenia powierzchni tytanu. Producenci powinni priorytetowo traktować:
●Modernizacja układów chłodzenia do ≥80 barów
● Przeprowadzanie prób pozycjonowania dyszy dla konkretnych narzędzi
Dalsze badania powinny skupić się na wykorzystaniu chłodzenia hybrydowego (np. kriogenicznego + MQL) w przypadku stopów trudnych w obróbce skrawaniem.
Czas publikacji: 01-08-2025
