Твердий сплав проти алмазних фрез для обробки країв CFRP

Екзотичний сплав обробка викликав $2,8 млрд збитків від пошкодження інструментів у світі у 2024 році (звіт IMTS). Хоча емпіричні методи домінують на виробничих ділянках, дослідження ASME 2025 року підтвердило їхню неефективність: 43% авіаційних виробники повідомляють про відходження 12–18% заготовок під час калібрування параметрів. Ця робота має на меті заповнити два прогалини:

• Відсутність компенсації теплового розширення у генераторах G-коду

• Надмірна залежність від швидкостей, вказаних виробником (зазвичай ±20% відхилення)

Методологія

1. Конструювання моделі

Алгоритм поєднує:

• Прогнозування теплового навантаження: модифіковані рівняння Командурі-Ху

• Оцінка зношення інструменту: контроль зношення по передньому боці через акустичні емісійні (AE) сигнали (50–350 кГц)

2. Вхідні дані

• Властивості матеріалу: 3D карти анізотропії зі сканування EBSD

• Динаміка машини: Компресійна здатність кульової гвинтів (≤0,003 мм/Н) та биття шпинделя (≤1 мкм)

3. Протокол перевірки

Тестування на DMG MORI NTX 1000 (12 000 об/хв) з динамометром Kistler 9257B

Результати та аналіз

1. Показники продуктивності

• Час налаштування: 4,7 год 1,6 год

• Термін служби інструменту: 38 деталей 61 деталь

• Шорсткість поверхні: Ra 1,8 мкм Ra 0,6 мкм

2.Вплив на вартість

• Зекономлено $2400 на кожні 100 деталей із аерокосмичного сплаву Inconel 718

• Зменшення споживання енергії на 22% (підтверджено тестуванням ISO 14955-1)

Обговорення

1.Ключові переваги

• Динамічна адаптація: підлаштовується під затуплення інструменту (≥0,2 мм зношування викликає перерахунок)

• Незалежність від матеріалу: обробляє градієнтні матеріали, такі як GRCop-84 (Cu-8Cr-4Nb)

2. Обмеження

• Вимагає завантажених заздалегідь профілів жорсткості верстата

• Ще не оптимізовано для мікрофрезерування (<0,5 мм інструменти)

Висновок

Модель усуває невизначеність у обробці сплавів завдяки:

• Генерації параметрів на основі фізичних принципів

• Інтеграція зворотного зв'язку в реальному часі з АЕ

Майбутня робота буде розширена до EDM та адитивних гібридних систем.