Freze cu carbide vs diamant pentru finisarea CFRP

Aliaje exotice mașini de prelucrat reprezentat 2,8 miliarde USD daune la scule la nivel global în 2024 (Raport IMTS). Deși metodele empirice domină suprafețele de producție, un studiu ASME din 2025 a confirmat ineficiența acestora: 43% dintre producătorii aerospațiali producători raportează casarea a 12–18% din semifabricate în timpul calibrării parametrilor. Această lucrare abordează două lacune:

• Lipsa compensării termice în timp real în generatoarele de G-code

• Dependenta excesivă de turațiile specificate de producător (de obicei ±20% abatere)

Metodologie

1. Proiectare model

Algoritmul combină:

• Predicția sarcinii termice: Ecuații Komanduri-Hou modificate

• Estimarea uzurii sculei: Urmărirea uzurii pe fața de evacuare prin semnale acustice (AE) (50–350 kHz)

2. Intrări de date

• Proprietăți ale materialelor: Hărți 3D de anizotropie obținute din scanări EBSD

• Dinamica mașinii: Complianța șurubului bile (≤0,003 mm/N) și bătaia arborelui principal (≤1µm)

3. Protocol de validare

Testat pe DMG MORI NTX 1000 (12K RPM) cu dinamometru Kistler 9257B

Rezultate și analiză

1. Metrici de performanță

• Timp de pregătire: 4,7 ore 1,6 ore

• Durata de viață a sculei: 38 piese 61 piese

• Calitatea suprafeței: Ra 1,8 µm Ra 0,6 µm

2. Impactul asupra costurilor

• Economisire de 2.400 USD la fiecare 100 de piese din Inconel 718 de calitate aerospace

• Consum energetic redus cu 22% (confirmat prin testare ISO 14955-1)

Discuție

1. Avantaje principale

• Adaptare dinamică: Se ajustează pentru uzura sculei (uzura de ≥0,2 mm declanșează recalcularea)

• Compatibilitate cu materiale variate: Lucrează cu materiale gradient precum GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2. Limitări

• Necesită profiluri pre-încărcate de rigiditate a mașinii

• Nu este încă optimizat pentru micro-frezare (scule <0,5 mm)

Concluzie

Modelul elimină ghicitul în prelucrarea aliajelor prin:

• Generare de parametri bazată pe fizică

• Integrare a feedback-ului în timp real AE

Lucrările viitoare vor include și sistemele EDM și hibride de adiție.