Frezowanie trochoidealne kontra frezowanie klasyczne w produkcji elementów lotniczych ze stopów tytanu

Niska przewodność cieplna i duża wytrzymałość tytanu czynią go wyjątkowo trudnym do obróbki. W warunkach, gdy producenci oryginalnych urządzeń lotniczych aerospace OEMs wymagają mniejszych tolerancji i krótszych czasów realizacji, producenci należy dokonać wyboru między precyzją frezowania trochoidealnego a szybkością frezowania konwencjonalnego . W tej analizie z 2025 roku porównano obie metody, wykorzystując rzeczywiste dane produkcji łopatek turbinowych.

Metodologia

1. Ustawienie testu

• Praca: Bloki z tytanu Ti-6Al-4V ELI (stopień 23), 50×80×150 mm.

• Narzędzia:

Trochoidalne: Sandvik Coromant R217.69-1610.0-09-4A (Ø16mm, 4 płazy).

Konwencjonalne: Kennametal HARVI Ultra 8X (Ø20mm, 5 płazów).

•Maszyna: DMG MORI DMU 80 monoBLOCK (HSK-A63, 15 000 obr/min).

2.Protokół pomiarowy

•Siły skrawania: dynamometr Kistler 9257B.

•Zużycie narzędzi: mikroskop cyfrowy Olympus DSX1000 (ISO 8688-2).

•Chropowatość powierzchni: Mitutoyo Surftest SJ-410 (Ra, Rz).

Wyniki i analiza

1.Frezowanie cienkościenne (grubość ścianki 3 mm)

• Trochoidalne: utrzymanie tolerancji ±0,05 mm w porównaniu do ±0,12 mm dla konwencjonalnego.

• Trwałość narzędzia: 47 części/narzędzie (trochoidalne) w porównaniu do 18 części/narzędzie (konwencjonalne).

2.Efektywność toczenia zgrubnego

• Konwencjonalne: Usuwane 28 cm³/min vs. 23 cm³/min przy toczeniu trochoidealnym przy jednakowym posuwie 0,3 mm/zęb.

Dyskusja

1.Kiedy toczenie trochoidealne jest lepsze

• Złożone geometrie: Wytaczanie kieszeni, cienkie żebrowanie (<5 mm).

• Trudno dostępne miejsca: Zmniejszone obciążenie promieniowe minimalizuje ugięcie.

2.Zalety metody konwencjonalnej

• Duże ilości materiału do usunięcia: Proste ścieżki pozwalają na wyższe prędkości posuwu.

• Stare urządzenia: Nie wymaga zaawansowanego oprogramowania CAM.

Podsumowanie

Dla tytanu lotniczego:

• Frezowanie trochoidealne: Pierwszy wybór dla krytycznych elementów i stref trudnych do chłodzenia.

•Tradycyjne frezowanie: Szybsze przy prostych geometriach i dużej ilości chłodzenia.

Nadchodzące badania powinny zbadać łączenie ścieżek zoptymalizowanych przez sztuczną inteligencję.