Perkhidmatan Pengisaran CNC untuk Kekudaan Permukaan

Mencapai kemasan permukaan yang tepat (Ra < 0.4 μm) adalah kritikal untuk komponen berkelengkapan tinggi dalam bidang aeroangkasa dan implan perubatan. Kajian ini menilai keberkesanan penggilapan CNC berbilang paksi dengan menggunakan eksperimen berstruktur. Pengukuran kekasaran permukaan (profilometer Taylor Hobson Surtronic S128) dan analisis metalografi (mikroskop Zeiss Axio Imager) telah diaplikasikan ke spesimen keluli tahan karat 316L dan Inconel 718 di bawah parameter terkawal. Keputusan menunjukkan bahawa protokol pembersihan roda adaptif yang digabungkan dengan pelinciran kuantiti minimum (MQL) dapat mengurangkan nilai Ra sebanyak 32% ± 3% berbanding penyejukan konvensional. Analisis tekanan baki (serakan sinar-X) mengesahkan pembentukan lapisan mampatan (≥150 MPa) yang berkorelasi dengan peningkatan prestasi keletihan. Penemuan ini menunjukkan kaedah yang boleh diulang untuk mencapai kemasan sub-mikron yang kritikal bagi permukaan penyegelan dan antara muka bio-kompatibel.

1. Pengenalan
Keperluan kemasan permukaan di bawah Ra 0.4 μm kini menjadi keperluan dalam pelbagai industri presisi (Lechner et al., 2023). Permukaan sendi implan perubatan dan komponen sistem bahan api penerbangan merupakan contoh aplikasi di mana keutuhan permukaan akibat penggilapan secara langsung mempengaruhi prestasi fungsian. Cabaran semasa merangkumi pencapaian kemasan pada tahap mikron yang konsisten sambil mengawal zon yang terjejas oleh haba dan tegasan sisa. Kajian ini bertujuan untuk menubuhkan korelasi kuantitatif antara parameter penggilapan CNC dengan ciri-ciri permukaan yang dihasilkan.

2. Metodologi

2.1 Reka Bentuk Eksperimen
Reka bentuk faktor sepenuhnya (Jadual 1) telah diuji bagi tiga parameter kritikal:

• Kelajuan roda: 30/45 m/s

• Kadar suapan: 2/5 μm/laluan

• Strategi penyejukan: Banjir/MQL

Jadual 1: Parameter Eksperimen

2.2 Bahan & Peralatan

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

• Pemutar: Studer S41 CNC w/CBN roda (B181N100V)

• Metrolgi:

  • Kekasar permukaan: Taylor Hobson Surtronic S128 (ISO 4288)

  • Struktur mikro: Zeiss Axio Imager A2m, 500× pembesaran

  • Tegasan baki: Proto LXRD Cr-Kα sinaran

2.3 Protokol Kebolehulangan

1. Penyelarasan roda: Pemulas intan titik tunggal (5 μm kedalaman, 0.1 mm/rev)

2. Persekitaran: 20°C ± 1°C, 45% ± 5% RH

3. Pengesahan: 5 ulangan ujian bagi setiap set parameter

3. Keputusan & Analisis

Rajah 1: Kekasaran Permukaan berbanding Parameter Pemesinan

Penemuan utama:

• MQL mengurangkan nilai Ra purata sebanyak 29.7% (316L) dan 34.2% (Inconel 718) berbanding penyejukan berlebihan

• Gabungan optimum: kelajuan roda 45 m/s + suapan 2 μm/laluan + MQL (Ra 0.21 μm ± 0.03)

• Kelajuan roda yang lebih tinggi mengurangkan mikrosret pada subsurface sebanyak 60% (p<0.01)

4. Perbincangan

4.1 Tafsiran Mekanisme
Pengurangan Ra di bawah MQL selaras dengan kecerunan haba yang berkurang (Marinescu et al., 2021). Input haba yang rendah meminimumkan pelunakan kerja dan seterusnya ubah bentuk plastik semasa interaksi abrasif. Keputusan XRD mengesahkan tekanan mampatan (-210 MPa) pada parameter optimum, meningkatkan jangka hayat keletihan.

4.2 Hadis
Keputusan adalah spesifik mengikut bahan; aloi titanium memerlukan pengoptimuman parameter berasingan. Kajian ini mengecualikan geometri kompleks yang memerlukan penggilapan profil.

4.3 Aplikasi Industri
Melaksanakan kitaran penggilapan adaptif setiap 50 komponen mengekalkan kekonsistenan Ra dalam julat 8%. Bagi badan injap hidraulik, protokol ini mengurangkan kadar kebocoran sebanyak 40% semasa ujian kelayakan (ISO 10770-1).

5. kesimpulan
Penggilapan CNC berpaksi berbilang mencapai kemasan bersubmikron apabila menggabungkan kelajuan roda tinggi (≥45 m/s), kadar suapan rendah (≤2 μm/laluan), dan penyejukan MQL. Kaedah ini menghasilkan permukaan berkualiti metalurgi dengan tegasan sisaan mampatan yang penting bagi komponen beban dinamik. Kajian akan datang perlu menangani pengoptimuman penggilapan permukaan melengkung dan integrasi pemantauan semasa proses.