Титан'Плохая теплопроводность и высокая химическая активность делают его склонным к поверхностным дефектам во времяобработка на станках с ЧПУ. Хотя геометрия инструмента и параметры резания хорошо изучены, оптимизация подачи СОЖ остаётся недостаточно используемой в отраслевой практике. Данное исследование (проведённое в 2025 году) устраняет этот пробел, количественно оценивая, как целенаправленная подача СОЖ улучшает качество обработки без ущерба для производительности.
Методология
1. Экспериментальный дизайн
●Материал:Прутки Ti-6Al-4V (Ø50 мм)
●Оборудование:5-осевой ЧПУ с подачей СОЖ через инструмент (диапазон давления: 20–100 бар)
●Отслеживаемые показатели:
Шероховатость поверхности (Ra) с помощью контактного профилометра
Износ задней поверхности инструмента с использованием визуализации с помощью USB-микроскопа
Температура в зоне резки (тепловизионная камера FLIR)
2. Контроль повторяемости
●Три повтора теста на каждый набор параметров
● Вставки инструментов заменяются после каждого эксперимента.
●Температура окружающей среды стабилизируется на уровне 22°C ±1°C
Результаты и анализ
1. Давление охлаждающей жидкости в зависимости от качества поверхности
●Давление (бар):20 50 80
●Средний Ra (мкм) :3.2 2.1 1.4
●Износ инструмента (мм):0,28 0,19 0,12
Охлаждающая жидкость высокого давления (80 бар) снизила Ra на 56% по сравнению с базовым значением (20 бар).
2. Эффекты позиционирования сопла
Угловые сопла (15° к кончику инструмента) превзошли радиальные установки по следующим показателям:
● Уменьшение накопления тепла на 27% (тепловые данные)
●Увеличение срока службы инструмента на 30% (измерения износа)
Обсуждение
1. Ключевые механизмы
●Эвакуация стружки:СОЖ под высоким давлением дробит длинную стружку, предотвращая повторное резание.
●Температурный контроль:Локальное охлаждение сводит к минимуму деформацию заготовки.
2. Практические ограничения
● Требуются модифицированные настройки ЧПУ (минимальная производительность насоса 50 бар)
● Нерентабельно для мелкосерийного производства
Заключение
Оптимизация давления охлаждающей жидкости и выравнивание сопел значительно улучшает качество обработки титановой поверхности. Производителям следует уделять первоочередное внимание:
●Модернизация систем охлаждения до ≥80 бар
● Проведение испытаний по позиционированию сопел для конкретного инструмента
Дальнейшие исследования должны изучить гибридное охлаждение (например, криогенное + MQL) для труднообрабатываемых сплавов.
Время публикации: 01.08.2025
