Titan'Den dåliga värmeledningsförmågan och höga kemiska reaktiviteten gör den benägen för ytdefekter underCNC-bearbetning. Även om verktygsgeometri och skärparametrar är välstuderade, är optimering av skärvätskenivåer fortfarande underutnyttjade i branschpraktiken. Denna studie (genomförd 2025) åtgärdar detta gap genom att kvantifiera hur riktad kylvätsketillförsel förbättrar ytkvaliteten utan att kompromissa med genomströmningen.
Metodik
1. Experimentell design
●Material:Ti-6Al-4V-stänger (Ø50 mm)
●Utrustning:5-axlig CNC med kylvätska genom verktyget (tryckområde: 20–100 bar)
●Spårade mätvärden:
Ytjämnhet (Ra) via kontaktprofilometer
Verktygsflankslitage med USB-mikroskopavbildning
Skärzonens temperatur (FLIR värmekamera)
2. Repeterbarhetskontroller
● Tre testupprepningar per parameteruppsättning
● Verktygsinsatser byts ut efter varje experiment
●Omgivningstemperatur stabiliserad vid 22 °C ± 1 °C
Resultat och analys
1. Kylvätsketryck kontra ytfinish
●Tryck (bar):20 50 80
●Genomsnittlig Ra (μm) :3,2 2,1 1,4
●Verktygsslitage (mm):0,28 0,19 0,12
Högtryckskylvätska (80 bar) minskade Ra med 56 % jämfört med baslinjen (20 bar).
2. Munstyckspositioneringseffekter
Vinklade munstycken (15° mot verktygsspetsen) presterade bättre än radiella uppställningar med:
● Minskar värmeackumulering med 27 % (termiska data)
● Förlänger verktygens livslängd med 30 % (slitagemätningar)
Diskussion
1. Viktiga mekanismer
●Spånavsugning:Högtryckskylvätska bryter långa spånor och förhindrar omskärning.
●Termisk kontroll:Lokal kylning minimerar arbetsstyckets deformation.
2. Praktiska begränsningar
● Kräver modifierade CNC-inställningar (minst 50 bar pumpkapacitet)
● Inte kostnadseffektivt för produktion i låg volym
Slutsats
Optimering av kylvätsketryck och munstycksjustering förbättrar titanytans ytfinish avsevärt. Tillverkare bör prioritera:
● Uppgradering till kylvätskesystem med ≥80 bar
● Utföra munstyckspositioneringsförsök för specifika verktyg
Ytterligare forskning bör undersöka hybridkylning (t.ex. kryogen + MQL) för svårbearbetade legeringar.
Publiceringstid: 1 augusti 2025
