Твёрдый сплав или алмазные фрезы для обработки кромок деталей из углепластика (CFRP)

Экзотические сплавы обработка составили ущерб инструменту на сумму 2,8 млрд долларов США по всему миру в 2024 году (отчет IMTS). В то время как на производственных участках преобладают эмпирические методы, исследование ASME 2025 года подтвердило их неэффективность: 43% аэрокосмической производители предприятия сообщают о списании 12–18% заготовок в процессе калибровки параметров. В данной работе рассматриваются две проблемы:

• Отсутствие реальной тепловой компенсации в генераторах G-кода

• Слишком сильная зависимость от рекомендованных производителем скоростей (обычно отклонение ±20%)

Методология

1. Проектирование модели

Алгоритм объединяет следующие элементы:

• Прогнозирование тепловой нагрузки: модифицированные уравнения Командури-Ху

• Оценка износа инструмента: контроль износа по акустическим эмиссионным (AE) сигналам (50–350 кГц)

2.Входные данные

• Свойства материалов: карты анизотропии 3D из сканирования EBSD

• Динамика станка: податливость шарико-винтовой передачи (≤0,003 мм/Н) и биение шпинделя (≤1 мкм)

3.Протокол проверки

Испытано на станке DMG MORI NTX 1000 (12000 об/мин) с динамометром Kistler 9257B

Результаты и анализ

1.Показатели эффективности

• Время настройки: 4,7 ч 1,6 ч

• Срок службы инструмента: 38 деталей 61 деталь

• Шероховатость поверхности: Ra 1,8 мкм Ra 0,6 мкм

2.Влияние на стоимость

• Экономия $2400 на каждые 100 деталей из жаропрочного сплава Inconel 718

• Снижение энергопотребления на 22% (подтверждено по результатам испытаний по ISO 14955-1)

Обсуждение

1.Ключевые преимущества

• Динамическая адаптация: корректировка параметров при затуплении инструмента (≥0,2 мм износа по задней грани инициирует перерасчет)

• Независимость от материала: обработка градиентных материалов, таких как GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2. Ограничения

• Требует предварительно загруженных профилей жесткости станка

• Пока не оптимизирован для микрорезания (<0,5 мм инструменты)

Заключение

Модель исключает неопределенность при обработке сплавов за счет:

• Генерации параметров, основанных на физических принципах

• Интеграция обратной связи в реальном времени

В будущем работа будет расширена до EDM и аддитивных гибридных систем.