Καρβίδιο ή Διαμάντι Φρέζες για Κοπή CFRP

Εξωτικό κράμα μηχανουργική κατεργασία αντιστοιχούσε σε ζημιές εργαλείων ύψους 2,8 δισ. δολαρίων παγκόσμια το 2024 (Έκθεση IMTS). Ενώ οι εμπειρικές μέθοδοι κυριαρχούν στις γραμμές παραγωγής, μια μελέτη του ASME το 2025 επιβεβαίωσε την αναποτελεσματικότητά τους: το 43% των εταιρειών αεροναυπηγικής κατασκευαστές αναφέρει απόρριψη 12–18% των τεμαχίων κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης των παραμέτρων. Αυτή η εργασία αντιμετωπίζει δύο κενά:

• Έλλειψη πραγματικής θερμικής αντιστάθμισης στους δημιουργούς G-code

• Υπερβολική εξάρτηση από τις ταχύτητες που καθορίζονται από τον κατασκευαστή (συνήθως ±20% απόκλιση)

Μεθοδολογία

1.Σχεδιασμός Μοντέλου

Ο αλγόριθμος συνδυάζει:

• Πρόβλεψη Θερμικής Φόρτισης: Τροποποιημένες εξισώσεις Komanduri-Hou

• Εκτίμηση Φθοράς Εργαλείου: Παρακολούθηση φθοράς πλευράς μέσω σημάτων ακουστικής εκπομπής (AE) (50–350 kHz)

2.Εισαγόμενα Δεδομένα

• Ιδιότητες υλικού: Τρισδιάστατοι χάρτες ανισοτροπίας από EBSD σαρώσεις

• Δυναμική μηχανήματος: Ευελιξία κοχλία (≤0,003 mm/N) και ακτινική μετατόπιση ατράκτου (≤1µm)

3.Πρωτόκολλο Επικύρωσης

Δοκιμάστηκε σε DMG MORI NTX 1000 (12K RPM) με δυναμόμετρο Kistler 9257B

Αποτελέσματα & Ανάλυση

1.Μετρικά απόδοσης

• Χρόνος εγκατάστασης: 4,7 ώρες 1,6 ώρες

• Διάρκεια ζωής εργαλείου: 38 κομμάτια 61 κομμάτια

• Επιφανειακή κατεργασία: Ra 1,8 µm Ra 0,6 µm

2.Επίδραση στο κόστος

• Εξοικονόμηση 2.400 δολαρίων ανά 100 κομμάτια σε Inconel 718 αεροναυπηγικής ποιότητας

• Μείωση κατανάλωσης ενέργειας κατά 22% (επιβεβαιώθηκε μέσω δοκιμών ISO 14955-1)

Συζήτηση

1.Βασικά πλεονεκτήματα

• Δυναμική προσαρμογή: Ρυθμίζει για χαλάρωση εργαλείου (≥0,2 mm φθορά προκαλεί επαναϋπολογισμό)

• Ανεξάρτητο υλικού: Επεξεργάζεται βαθμονομημένα υλικά όπως GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2.Περιορισμοί

• Απαιτεί προ-φορτωμένα προφίλ ακαμψίας μηχανής

• Δεν έχει ακόμη βελτιστοποιηθεί για μικρο-φραιζάρισμα (εργαλεία <0,5 χλστ)

Συμπέρασμα

Το μοντέλο εξαλείφει τις υποθέσεις στην κατεργασία κραμάτων μέσω:

• Δημιουργίας παραμέτρων με βάση τη φυσική

• Ενσωμάτωσης πραγματικού χρόνου σήματος ακουστικής εκπομπής (AE)

Σε μελλοντική εργασία θα επεκταθεί σε συστήματα EDM και προσθετικής υβριδικής τεχνολογίας.