Titaani'huono lämmönjohtavuus ja korkea kemiallinen reaktiivisuus tekevät siitä alttiita pintavirheilleCNC-työstö. Vaikka työkalun geometriaa ja leikkausparametreja on tutkittu hyvin, jäähdytysnesteen optimointia hyödynnetään edelleen aliarvoisesti alan käytännössä. Tämä tutkimus (tehty vuonna 2025) korjaa tämän puutteen määrittämällä, miten kohdennettu jäähdytysnesteen syöttö parantaa viimeistelyn laatua vaarantamatta läpimenoaikaa.
Metodologia
1. Kokeellinen suunnittelu
●Materiaali:Ti-6Al-4V-tangot (Ø50 mm)
●Laitteet:5-akselinen CNC terän läpi kulkevalla jäähdytysnesteellä (painealue: 20–100 bar)
●Seuratut mittarit:
Pinnan karheus (Ra) kontaktiprofilometrillä mitattuna
Työkalun kyljen kuluminen USB-mikroskooppikuvantamisen avulla
Leikkausalueen lämpötila (FLIR-lämpökamera)
2. Toistettavuuden säätö
● Kolme testitoistoa parametrijoukkoa kohden
● Työkalun osat vaihdetaan jokaisen kokeen jälkeen
●Ympäristön lämpötila vakiintunut 22 °C:een ±1 °C:een
Tulokset ja analyysi
1. Jäähdytysnesteen paine vs. pinnan viimeistely
●Paine (bar):20 50 80
●Keskim. Ra (μm) :3.2 2.1 1.4
●Työkalun kuluminen (mm):0,28 0,19 0,12
Korkeapaineinen jäähdytysneste (80 bar) pienensi Ra-arvoa 56 % lähtötasoon (20 bar) verrattuna.
2. Suuttimien sijoittelun vaikutukset
Kulmasuuttimet (15° työkalun kärkeä kohti) suoriutuivat säteittäisasennuksista paremmin:
● Lämmön kertymisen väheneminen 27 % (lämpötiedot)
● Pidentää työkalun käyttöikää 30 % (kulumismittaukset)
Keskustelu
1. Keskeiset mekanismit
●Sirun poisto:Korkeapaineinen jäähdytysneste katkaisee pitkät lastut estäen uudelleenleikkautumisen.
●Lämpötilan säätö:Paikallinen jäähdytys minimoi työkappaleen vääntymisen.
2. Käytännön rajoitukset
● Vaatii muunneltuja CNC-asetuksia (pumpun kapasiteetti vähintään 50 bar)
● Ei kustannustehokas pienten volyymien tuotannossa
Johtopäätös
Jäähdytysnesteen paineen ja suuttimien kohdistuksen optimointi parantaa merkittävästi titaanin pinnanlaatua. Valmistajien tulisi priorisoida:
●Päivitys ≥80 baarin jäähdytysjärjestelmiin
● Suuttimien asemointikokeiden suorittaminen tietyille työkaluille
Lisätutkimuksissa tulisi selvittää vaikeasti työstettävien seosten hybridijäähdytystä (esim. kryogeeninen + minimaalihiilihydraattikäsittely).
Julkaisun aika: 1. elokuuta 2025
