שירותי קדיחת CNC למגוון דרישות סופיות

השגת גימור משטח מדויק (Ra < 0.4 מיקרו מטר) היא קריטית עבור רכיבים בעלי בלאי גבוה בתעופה ובטכנולוגיות של שתלים רפואיים. מחקר זה מעריך את יעילות הקדחת CNC רב-ציר תוך שימוש בניסויים מבניים. מדידות של חספוס משטחי (פרופילומטר Taylor Hobson Surtronic S128) וניתוח מתלורגי (מיקרוסקופ Zeiss Axio Imager) בוצעו על דוגמי פליז אל חלוד 316L ועל דגם Inconel 718 תחת פרמטרים מבוקרים. התוצאות מצביעות על כך ששילוב של פרוטוקולי תיקון גלגלים אדפטיביים עם שימון בכמויות מזעריות (MQL) מפחית את ערכי Ra ב-32% ± 3% לעומת קירור שיטפי מסורתי. ניתוח מתחים נותרים (פיזור קרני איקס) אישר היווצרות שכבה קומפרסיבית (≥150 MPa) אשר קשורה לשיפור בביצועי הקיטור. ממצאים אלו מדגימים שיטות לשחזור גימורים תת-מיקרוניים הקריטיים למשטחים חותמים ולinterfaces ביוקומפטיביליות.

1. מבוא
דרישות גימור פני שטח מתחת ל-Ra 0.4 מיקרומטר הפכו להיות חיוניות בענפי התעשייה המדויקת (לכנר ושות', 2023). דוגמאות ליישומים שבהם שלמות פני השטח המושפעת מקדיחת סיבית ישפיע ישירות על הביצועים הפונקציונליים הם משטחים ארטיקולריים באימפלנטים רפואיים ורכיבי מערכות דלק באווירונאוטיקה. אתגרים נוכחיים כוללים השגת גימורים ברמת מיקרון עקבית תוך שליטה באזורים מושפעים מחום ומאמצים שיורדים. חקירה זו מתקינה קשרים כמותיים בין פרמטרי קדיחת CNC לבין תכונות פני השטח המתקבלות.

2. מתודולוגיה

2.1 עיצוב ניסיוני
עיצוב פקטוריאלי מלא (טבלה 1) בדק שלושה פרמטרים קריטיים:

• מהירות גלגל: 30/45 מ/שנ

• שיעור תזונה: 2/5 מיקרומטר/מעבר

• אסטרטגיית קירור: Flood/MQL

טבלה 1: פרמטרים ניסיוניים

2.2 חומרים וציוד

• חלקים: 316L SS (ASTM F138), Inconel 718 (AMS 5662)

• מקשה: Studer S41 CNC עם גלגלים מ-CBN (B181N100V)

• מטרולוגיה:

  • חידוד פני השטח: Taylor Hobson Surtronic S128 (ISO 4288)

  • מיקרו מבנה: Zeiss Axio Imager A2m, הגדלה של 500×

  • מאמץ שיורי: Proto LXRD קרינת Cr-Kα

2.3 פרוטוקול שחזור

1. התאמת הגלגל: מקשה יהלומית חד-נקבית (עומק של 5 מיקרון, 0.1 מ"מ/סיבוב)

2. תנאי סביבה: 20° צלזיוס ± 1° צלזיוס, 45% ± 5% לחות יחסית

3. אימות: 5 חזרות בדיקה לכל קבוצת פרמטרים

3. תוצאות וניתוח

תרשים 1: חספוס פני השטח לעומת פרמטרי גריסה

ממצאים מרכזיים:

• MQL הפחית את ערכי Ra הממוצעים ב-29.7% (316L) ו-34.2% (Inconel 718) בהשוואה לקרור שטיפת

• שילוב אופטימלי: מהירות אבנית 45 מטר/שניה + קידמה של 2 מיקרון/עובר + MQL (Ra 0.21 מיקרון ± 0.03)

• מהירות אבנית גבוהה יותר הפחיתה את מיקרו-סדקיות מתחת לפני השטח ב-60% (p<0.01)

4 דיון

4.1 פירוש מנגנוני
הפחתה ב-Ra תחת MQL תואמת לירידה בגרדיאנטים תרמיים (Marinescu et al., 2021). פחות קלוריה מפחיתה רכות של חומר הגימור והעיוות הפלסטי העוקב בעבודת האבנית. תוצאות XRD מאשרות מאמצים לחיצתיים (-210 MPa) בתנאים אופטימליים, מה שעוזר לשפר את חיי העייפות.

4.2 מגבלות
התוצאות הן ספציפיות לחומר; סגסוגות טיטניום מצריכות אופטימיזציה נפרדת של פרמטרים. המחקר לא כלל גאומטריות מורכבות הדורשות גימורי פרופיל.

4.3 יישום תעשייתי
יישום של מחזורים מתאימים של טרואיקה כל 50 חלקים שמר על עקביות Ra בטווח של 8%. עבור גוף שסתום הידראולי, הפרוטוקול הזה הפחית את קצבות ההליכה ב-40% במהלך בדיקת הכ qualification (ISO 10770-1).

5. -לא. מסקנה
גימור ב grinding CNC רב-צירים משיג גימור תת-מיקרוני באמצעות שילוב של מהירות גלגל גבוהה (≥45 מטר/שנייה), קצבת קידוח נמוכה (≤2 מיקרון/מעבר), וקירור MQL. המתודולוגיה מייצרת משטחים מתכתיים תקינים עם מאמצים שיירים קומפרסיביים, מה שקריטי לרכיבים תחת עומס דינמי. מחקר עתידי אמור להתייחס לאופטימיזציה של גימור משטחים עקומים ולשילוב של מעקב בזמן אמת.