티타늄 포켓 밀링에서의 홍수 냉각 대 MQL

티타늄 합금 열전도성이 낮으며(Ti-6Al-4V 기준 6.7W/m·K) 화학적으로 반응성이 커 포켓 밀링 공정에서 특수한 어려움이 있습니다. 밀링 작업자. 홍수 냉각이 열 배출을 위한 업계 표준이었지만, 환경 문제와 비용 상승으로 인해 MQL 대안에 대한 관심이 증가하고 있습니다. 노즐 설계 및 생분해성 윤활유(예: 에스터 기반 제형)의 최근 기술 발전으로 인해 이에 대한 논의가 다시 활발해지고 있습니다. 본 연구는 산업 현장과 유사한 조건에서 두 가지 방법을 체계적으로 비교하여 기존의 지식 격차를 해소하고, 특히 절삭 역학과 가공 후 금속 조직 변화에 주목점을 두고 있습니다.

방법론

1. 실험 설계

전체 인자 설계(3×3 행렬)를 통해 냉각 전략(홍수 냉각, MQL, 하이브리드)을 절삭 파라미터와 비교하였습니다. MQL 시스템은 6 bar 압력에서 0.5mm 노즐을 통해 50 mL/시간의 미스트 윤활유(Accu-Lube LB-12)를 공급하였습니다.

2. 데이터 수집

• 절삭력: Kistler 9257B 동력계

• 공구 마모: Keyence VHX-7000 디지털 현미경(ISO 3685 표준)

• 열 데이터: FLIR A655sc 적외선 카메라(±2°C 정확도)

결과 및 분석

1.절삭력 역학

MQL은 마찰 계수가 낮아 평균 종합 절삭력이 유막절삭(Fxy = 210 N 대 265 N)보다 낮았다. 주파수 영역 분석 결과 MQL에서 진동 진폭이 25~30% 작게 나타났다.

2.공구 수명 비교

측면 마모 진행 곡선에서 MQL은 VBmax = 0.3 mm에 도달하기 전까지의 수명을 148분으로 유막절삭(112분)보다 크게 연장시켰다. EDS 분석 결과 MQL 사용 공구에 티타늄 부착물이 60% 적게 검출되었다.

토론

MQL의 우수한 성능은 미세 액적 침투가 공구-칩 계면에서 유용하다는 마모학적 모델과 일치한다. 그러나 심형 가공(길이 대 직경 비 >5:1) 시 칩 배출 문제로 일시적으로 절삭력이 15% 증가하여 특정 상황에서의 한계를 보였다. 산업 적용자는 이러한 결과와 냉각제 재활용 인프라 구축 비용을 종합적으로 고려해야 한다.

결론

MQL은 티타늄 포켓 밀링에서 공구 수명(32% 향상) 및 표면 조도 측면에서 확실한 이점을 보여줍니다. 향후 연구에서는 고종횡비 형상 및 나노 첨가제 윤활제에 대한 펄스 MQL 공급을 연구해야 합니다.