Hartmetall kontra diamantfräsar för trimning av kolfiberarmerad plast (CFRP)

Exotisk legering bearbetning stod för 2,8 miljarder USD i verktygsskador globalt under 2024 (IMTS-rapport). Även om empiriska metoder dominerar verkstadsplanerna, bekräftade en studie från ASME 2025 deras ineffektivitet: 43% av flygindustrin tillverkare rapporterar att 12–18% av arbetsstyckena kasseras under parameterkalibrering. Detta arbete belyser två kunskapsluckor:

• Brist på realtidskompensation för termisk expansion i G-kodgeneratorer

• Överdriven förlitande på tillverkarens angivna hastigheter (vanligtvis ±20% variation)

Metodik

1. Modellkonstruktion

Algoritmen kombinerar:

• Termisk belastningsprediktion: Modifierade Komanduri-Hou-ekvationer

• Verktygsslitagestimering: Flankslitageövervakning via ljudemissionssignaler (AE) (50–350 kHz)

2.Datainmatning

• Materialens egenskaper: 3D-anisotropikartor från EBSD-skanningar

• Maskindynamik: Bolkspel i kulskruv (≤0,003 mm/N) och spindel excentricitet (≤1 µm)

3.Valideringsprotokoll

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

Resultat och analys

1.Prestandamått

• Injusteringstid: 4,7 tim 1,6 tim

• Verktygslivslängd: 38 delar 61 delar

• Ytfinish: Ra 1,8 µm Ra 0,6 µm

2.Kostnads påverkan

• Sparade 2 400 USD per 100 delar i luftfartsstandard Inconel 718

• Minskade energiförbrukningen med 22 % (bekräftat via ISO 14955-1-testning)

Diskussion

1.Nyckelfördelar

• Dynamisk anpassning: Justerar för verktygsfördelning (≥0,2 mm flankslitage utlöser omberäkningar)

• Materialoberoende: Hanterar gradientmaterial som GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2. Begränsningar

• Kräver förinställda maskinstelthetsprofiler

• Inte ännu optimerad för mikrofräsning (<0,5 mm verktyg)

Slutsats

Modellen eliminerar gissningar i legeringsbearbetning genom:

• Fysikdrivna parametergenerering

• Integrering av realtids-AE-feedback

Framtida arbete kommer att utökas till EDM och additiva hybridssystem.