Vrtáky z karbidu a diamantu pro frézování CFRP

Exotická slitina obrábění způsobila globálně škody na nástrojích ve výši 2,8 miliardy dolarů v roce 2024 (zpráva IMTS). Zatímco na výrobních linkách převládají empirické metody, studie ASME z roku 2025 potvrdila jejich neefektivitu: 43 % leteckých výrobci uvádí, že během kalibrace parametrů vyřazuje 12–18 % polotovarů. Tato práce se zabývá dvěma mezerami:

• Nedostatek reálného kompenzování teploty ve vyhledávačích G-kódu

• Nadměrná závislost na rychlostech stanovených výrobcem (obvykle ±20 % odchylka)

Metodika

1. Návrh modelu

Algoritmus kombinuje:

• Předpověď tepelného zatížení: Upravené rovnice Komanduri-Hou

• Odhad opotřebení nástroje: Měření opotřebení břitu pomocí akustické emise (AE) signálů (50–350 kHz)

2. Vstupní data

• Vlastnosti materiálu: 3D anizotropní mapy z EBSD skenů

• Dynamika stroje: Pružnost kuličkového šroubu (≤0,003 mm/N) a házení vřetena (≤1 µm)

3. Validní protokol

Ověřeno na DMG MORI NTX 1000 (12000 ot./min) s dynamometrem Kistler 9257B

Výsledky a analýza

1.Výkonové parametry

• Čas nastavení: 4,7 hodiny 1,6 hodiny

• Trvanlivost nástroje: 38 dílů 61 dílů

• Kvalita povrchu: Ra 1,8 µm Ra 0,6 µm

2.Nákladový dopad

• Ušetřeno 2 400 USD na 100 dílech z letecké slitiny Inconel 718

• Snížení energetické náročnosti o 22 % (potvrzeno testováním dle ISO 14955-1)

Diskuse

1.Klíčové výhody

• Dynamická adaptace: Upravuje se při opotřebení nástroje (při opotřebení břitu ≥0,2 mm dochází k přepočtu)

• Univerzální pro materiál: Zvládá gradientní materiály jako GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2. Omezení

• Vyžaduje předem načtené profily tuhosti stroje

• Zatím neoptimalizováno pro mikrofrézování (<0,5mm nástroje)

Závěr

Model odstraní nepřesnosti při obrábění slitin následujícím způsobem:

• Fyzikálně řízená generace parametrů

• Integrace zpětné vazby v reálném čase (AE)

Budoucí práce se rozšíří na EDM a hybridní aditivní systémy.