Carbide vs. diamantfræser for CFRP-kapping

Eksotisk legering maskinering stod for 2,8 milliarder dollar i verktøysskader globalt i 2024 (IMTS-rapport). Mens empiriske metoder dominerte verkstedgulvene, bekreftet en studie fra ASME i 2025 at de var ugyldige: 43 % av luftfartsmarkedet produsenter rapporterte at 12–18 % av arbeidsemene ble kassert under parameterkalibrering. Dette arbeidet tar for seg to hull:

• Mangel på sanntid termisk kompensasjon i G-kodegeneratorer

• Overhengende avhengighet av produsentangitte hastigheter (typisk ±20 % variasjon)

Metodologi

1. Modellutforming

Algoritmen kombinerer:

• Termisk belastningsprediksjon: Endret Komanduri-Hou-ligninger

• Verktøysslitasjevurdering: Sideflate-slitasjesporing via akustisk emisjon (AE)-signaler (50–350 kHz)

2.Data Inputs

• Material properties: 3D anisotropy maps from EBSD scans

• Machine dynamics: Ball screw compliance (≤0,003 mm/N) og spindel usikkerhet (≤1 µm)

3.Valideringsprotokoll

Testet på DMG MORI NTX 1000 (12 000 omdr/min) med Kistler 9257B dynamometer

Resultater og analyse

1.Ytelsesmål

• Innstillings tid: 4,7 timer 1,6 timer

• Verktøy levetid: 38 deler 61 deler

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

2.Kostnadspåvirkning

• Sparte 2 400 dollar per 100 deler i luftfartskvalitet Inconel 718

• Reduserte energiforbruket med 22 % (bekreftet via ISO 14955-1-testing)

Diskusjon

1.Nødvendige fordeler

• Dynamisk tilpasning: Justerer for verktøy-sløvhet (≥0,2 mm flankeslitasje utløser nyberegning)

• Materialuavhengig: Håndterer gradientmaterialer som GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2.Begrensninger

• Krever forhåndsinnlastede maskinstivhetsprofiler

• Ikke optimalisert for mikrofræsning (<0,5 mm verktøy)

Konklusjon

Modellen eliminerer usikkerhet i legeringsbearbeiding gjennom:

• Fysikkdrevne parametergenerering

• Integrasjon av sanntids AE-tilbakemelding

Framtidens arbeid vil utvides til EDM og additive hybrid-systemer.