Титан'Погана теплопровідність та висока хімічна реакційна здатність роблять його схильним до поверхневих дефектів під часОбробка на ЧПК. Хоча геометрія інструменту та параметри різання добре вивчені, оптимізація охолоджувальної рідини залишається недостатньо використаною в галузевій практиці. Це дослідження (проведене у 2025 році) усуває цю прогалину, кількісно визначаючи, як цілеспрямована подача охолоджувальної рідини покращує якість обробки без шкоди для продуктивності.
Методологія
1. Експериментальний дизайн
●Матеріал:Стрижні Ti-6Al-4V (Ø50 мм)
●Обладнання:5-осьовий ЧПК з подачею охолоджувальної рідини крізь інструмент (діапазон тиску: 20–100 бар)
●Відстежувані показники:
Шорсткість поверхні (Ra) за допомогою контактного профілометра
Знос задньої поверхні інструменту за допомогою зображень USB-мікроскопа
Температура зони різання (тепловізійна камера FLIR)
2. Контроль повторюваності
●Три повторення тесту на набір параметрів
● Вставки інструментів замінюються після кожного експерименту
●Температура навколишнього середовища стабілізована на рівні 22°C ±1°C
Результати та аналіз
1. Тиск охолоджувальної рідини в порівнянні з поверхнею
●Тиск (бар):20 50 80
●Середнє значення Ra (мкм) :3.2 2.1 1.4
●Знос інструменту (мм):0,28 0,19 0,12
Охолоджувальна рідина високого тиску (80 бар) зменшила Ra на 56% порівняно з базовим рівнем (20 бар).
2. Вплив позиціонування сопла
Кутові сопла (15° до кінчика інструменту) перевершили радіальні насадки завдяки:
● Зменшення накопичення тепла на 27% (теплові дані)
●Збільшення терміну служби інструменту на 30% (вимірювання зносу)
Обговорення
1. Ключові механізми
●Евакуація стружки:Охолоджувальна рідина під високим тиском розбиває довгу стружку, запобігаючи повторному різанню.
●Термічний контроль:Локальне охолодження мінімізує деформацію заготовки.
2. Практичні обмеження
● Потрібні модифіковані налаштування ЧПК (мінімальна потужність насоса 50 бар)
● Не економічно вигідно для виробництва невеликих обсягів
Висновок
Оптимізація тиску охолоджувальної рідини та вирівнювання сопел значно покращує якість обробки поверхні титану. Виробникам слід надати пріоритет:
●Модернізація систем охолодження до ≥80 бар
● Проведення випробувань позиціонування сопел для конкретного оснащення
Подальші дослідження повинні розглянути гібридне охолодження (наприклад, кріогенне + MQL) для важкооброблюваних сплавів.
Час публікації: 01 серпня 2025 р.
