Titanium'De slechte thermische geleidbaarheid en de hoge chemische reactiviteit maken het gevoelig voor oppervlaktedefecten tijdensCNC-bewerking. Hoewel gereedschapsgeometrie en snijparameters goed bestudeerd zijn, wordt optimalisatie van koelmiddel in de industriële praktijk nog steeds onderbenut. Deze studie (uitgevoerd in 2025) pakt deze lacune aan door te kwantificeren hoe gerichte koelmiddeltoevoer de afwerkingskwaliteit verbetert zonder de doorvoer in gevaar te brengen.
Methodologie
1. Experimenteel ontwerp
●Materiaal:Ti-6Al-4V staven (Ø50mm)
●Apparatuur:5-assige CNC met door-gereedschapskoeling (drukbereik: 20–100 bar)
●Bijgehouden statistieken:
Oppervlakteruwheid (Ra) via contactprofielmeter
Slijtage van gereedschapsflanken met behulp van USB-microscoopbeelden
Temperatuur van de snijzone (FLIR warmtecamera)
2. Herhaalbaarheidscontroles
●Drie testherhalingen per parameterset
● Gereedschapsinzetstukken worden na elk experiment vervangen
●Omgevingstemperatuur gestabiliseerd op 22°C ±1°C
Resultaten en analyse
1. Koelmiddeldruk versus oppervlakteafwerking
●Druk (bar):20 50 80
●Gemiddelde Ra (μm) :3.2 2.1 1.4
●Gereedschapsslijtage (mm):0,28 0,19 0,12
Hogedrukkoelmiddel (80 bar) verlaagde Ra met 56% ten opzichte van de basislijn (20 bar).
2. Effecten van de positionering van de spuitmond
Hoekige spuitmonden (15° richting de gereedschapspunt) presteerden beter dan radiale opstellingen met:
● Vermindering van de warmteaccumulatie met 27% (thermische gegevens)
●Verlenging van de levensduur van gereedschap met 30% (slijtagemetingen)
Discussie
1. Belangrijkste mechanismen
●Spaanafvoer:Hogedrukkoelvloeistof breekt lange spanen af, waardoor hersnijden onmogelijk wordt.
●Thermische controle:Door plaatselijke koeling wordt vervorming van het werkstuk tot een minimum beperkt.
2. Praktische beperkingen
● Vereist aangepaste CNC-instellingen (minimaal 50 bar pompcapaciteit)
● Niet kosteneffectief voor productie in kleine aantallen
Conclusie
Optimalisatie van de koelmiddeldruk en de uitlijning van de spuitmond verbetert de oppervlakteafwerking van titanium aanzienlijk. Fabrikanten zouden prioriteit moeten geven aan:
●Upgraden naar ≥80 bar koelsystemen
● Het uitvoeren van proeven met de positionering van spuitmonden voor specifieke gereedschappen
Verder onderzoek zou hybride koeling (bijvoorbeeld cryogeen+MQL) voor moeilijk te bewerken legeringen moeten onderzoeken.
Plaatsingstijd: 1 augustus 2025
