Carbide versus diamant freesgereedschap voor het afwerken van CFRP

Exotische legering bewerking veroorzaakte wereldwijd $2,8 miljard aan gereedschapsschade in 2024 (IMTS-rapport). Hoewel empirische methoden overheersen op de productieafdelingen, bevestigde een studie van ASME uit 2025 hun inefficiëntie: 43% van de luchtvaart vervaardigers meldt dat 12–18% van de werkstukken wordt weggegooid tijdens parametercalibratie. Dit werk richt zich op twee tekortkomingen:

• Geen real-time thermische compensatie in G-code generatoren

• Te grote afhankelijkheid van fabrikant-gespecificeerde snelheden (meestal ±20% afwijking)

Methodologie

1.Modelontwerp

Het algoritme combineert:

• Thermische belastingsvoorspelling: Gewijzigde Komanduri-Hou-vergelijkingen

• Slijtage-inschatting gereedschap: Zijdenslijtage meting via akoestische emissie (AE)-signalen (50–350 kHz)

2.Gegevensinvoer

• Materiaaleigenschappen: 3D anisotropiekaarten van EBSD-scans

• Machinedynamiek: Kogelspindelcompliantie (≤0,003 mm/N) en spindelcentriciteit (≤1µm)

3.Validatieprotocol

Getest op DMG MORI NTX 1000 (12K RPM) met Kistler 9257B dynamometer

Resultaten & Analyse

1.Prestatie-indicatoren

• Opsteltijd: 4,7 uur 1,6 uur

• Toollevensduur: 38 onderdelen 61 onderdelen

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

2.Kostenimpact

• Bespaarde $2.400 per 100 onderdelen in aerospace-kwaliteit Inconel 718

• Verminderd energieverbruik met 22% (bevestigd via ISO 14955-1-testen)

Discussie

1.Belangrijkste voordelen

• Dynamische aanpassing: Past zich aan voor slijtage van het gereedschap (≥0,2 mm flankverslijt activeert opnieuw berekenen)

• Materiaalneutraal: Verwerkt materialen met gradiënt zoals GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2.Beperkingen

• Vereist vooraf geladen machine-stijfheidsprofielen

• Nog niet geoptimaliseerd voor micro-freesbewerking (<0,5mm tools)

Conclusie

Het model elimineert giswerk bij het bewerken van legeringen door:

• Natuurkundig gedreven parametergeneratie

• Integrale real-time AE-feedback

Toekomstig werk zal zich uitbreiden tot EDM en additieve hybridesystemen.