Titan'Špatná tepelná vodivost a vysoká chemická reaktivita ho činí náchylným k povrchovým vadám běhemCNC obrábění. Přestože geometrie nástroje a řezné parametry jsou dobře prozkoumány, optimalizace chladicí kapaliny je v průmyslové praxi stále nedostatečně využívána. Tato studie (provedená v roce 2025) řeší tuto mezeru kvantifikací toho, jak cílené přívod chladicí kapaliny zlepšuje kvalitu obrobení bez kompromisů v propustnosti.
Metodologie
1. Experimentální návrh
●Materiál:Tyče Ti-6Al-4V (Ø50 mm)
●Zařízení:5osý CNC s chlazením skrz nástroj (rozsah tlaku: 20–100 barů)
●Sledované metriky:
Drsnost povrchu (Ra) pomocí kontaktního profilometru
Opotřebení hřbetu nástroje pomocí snímkování pomocí USB mikroskopu
Teplota řezné zóny (termokamera FLIR)
2. Kontroly opakovatelnosti
●Tři opakování testu na sadu parametrů
● Výměna nástrojových vložek po každém experimentu
● Okolní teplota stabilizovaná na 22 °C ±1 °C
Výsledky a analýza
1. Tlak chladicí kapaliny vs. povrchová úprava
●Tlak (bar):20 50 80
●Průměrné Ra (μm) :3,2 2,1 1,4
●Opotřebení nástroje (mm):0,28 0,19 0,12
Vysokotlaká chladicí kapalina (80 barů) snížila Ra o 56 % oproti výchozímu stavu (20 barů).
2. Vliv polohování trysek
Úhlové trysky (15° směrem k hrotu nástroje) překonaly radiální nastavení o:
● Snížení akumulace tepla o 27 % (tepelné údaje)
●Prodloužení životnosti nástroje o 30 % (měření opotřebení)
Diskuse
1. Klíčové mechanismy
●Odstraňování třísek:Vysokotlaký chladicí systém láme dlouhé třísky a zabraňuje tak opětovnému řezání.
●Tepelná regulace:Lokální chlazení minimalizuje deformaci obrobku.
2. Praktická omezení
● Vyžaduje upravené CNC nastavení (minimální tlak čerpadla 50 barů)
● Není nákladově efektivní pro maloobjemovou výrobu
Závěr
Optimalizace tlaku chladicí kapaliny a zarovnání trysek výrazně zlepšuje povrchovou úpravu titanu. Výrobci by měli upřednostnit:
●Modernizace chladicích systémů na tlak ≥80 barů
● Provádění zkoušek polohování trysek pro specifické nástroje
Další výzkum by měl prozkoumat hybridní chlazení (např. kryogenní + MQL) pro obtížně obrobitelné slitiny.
Čas zveřejnění: 1. srpna 2025
