Carbid vs. diamant hovedborere til CFRP-kantbevægning

Eksotisk legering bearbejdning stod for 2,8 mia. USD i værktøjsskader globalt i 2024 (IMTS-rapport). Mens empiriske metoder dominerer værkstedsgulvet, bekræftede en studie fra ASME i 2025 deres ineffektivitet: 43 % af luftfartsindustrien fabrikant oplyser, at 12–18 % af emjerne kasseres under parameterindstilling. Dette arbejde adresserer to huller:

• Mangel på realtid termisk kompensation i G-kodegeneratorer

• Overdreven afhængighed af fabrikantangivne hastigheder (typisk ±20 % varians)

Metode

1. Modeldesign

Algoritmen kombinerer:

• Forudsigelse af termisk belastning: Ændrede Komanduri-Hou-ligninger

• Værktøjs-sliddet: Slidmåling via akustisk emission (AE-signal) (50–350 kHz)

2.Data Inputs

• Materialeegenskaber: 3D anisotropikort fra EBSD-scans

• Maskindynamik: Kuglespindelfleksibilitet (≤0,003 mm/N) og spindelrunout (≤1 µm)

3.Valideringsprotokol

Testet på DMG MORI NTX 1000 (12.000 o/min) med Kistler 9257B dynamometer

Resultater og analyse

1.Ydelsesmål

• Opsætningstid: 4,7 timer 1,6 timer

• Værktøjslevetid: 38 dele 61 dele

• Overfladefinish: Ra 1,8 µm Ra 0,6 µm

2. Omkostningspåvirkning

• Sparede 2.400 USD per 100 dele i luftfartsgrad Inconel 718

• Reduceret energiforbrug med 22 % (bekræftet via ISO 14955-1-test)

Diskussion

1. Nøglefordele

• Dynamisk tilpasning: Justerer for slibrede værktøjer (≥0,2 mm flanke-slitage udløser genberegninger)

• Materialeuafhængig: Kan håndtere gradientmaterialer som GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2.Begrænsninger

• Kræver forhåndsindlæste maskinstivhedsprofiler

• Ikke optimeret til mikrofræsning (<0,5 mm værktøjer)

Konklusion

Modellen eliminerer gætteri i legeringsbearbejdning gennem:

• Fysikdrevet parametergenerering

• Integrale realtids AE-feedback

Fremtidigt arbejde vil udvides til EDM og additive hybridsystemer.