Titanio'La scarsa conduttività termica e l'elevata reattività chimica lo rendono soggetto a difetti superficiali duranteLavorazione CNC. Sebbene la geometria degli utensili e i parametri di taglio siano ampiamente studiati, l'ottimizzazione del refrigerante rimane sottoutilizzata nella pratica industriale. Questo studio (condotto nel 2025) colma questa lacuna quantificando in che modo l'erogazione mirata del refrigerante migliori la qualità di finitura senza compromettere la produttività.
Metodologia
1. Progettazione sperimentale
●Materiale:Barre Ti-6Al-4V (Ø50mm)
●Attrezzatura:CNC a 5 assi con refrigerante interno all'utensile (intervallo di pressione: 20–100 bar)
●Metriche monitorate:
Rugosità superficiale (Ra) tramite profilometro a contatto
Usura del fianco dell'utensile mediante imaging al microscopio USB
Temperatura della zona di taglio (termocamera FLIR)
2. Controlli di ripetibilità
●Tre ripetizioni del test per set di parametri
● Gli inserti degli utensili vengono sostituiti dopo ogni esperimento
●Temperatura ambiente stabilizzata a 22°C ±1°C
Risultati e analisi
1. Pressione del refrigerante vs. finitura superficiale
●Pressione (bar):20 50 80
●Ra media (μm) :3.2 2.1 1.4
●Usura utensile (mm):0,28 0,19 0,12
Il refrigerante ad alta pressione (80 bar) ha ridotto Ra del 56% rispetto al valore di base (20 bar).
2. Effetti del posizionamento dell'ugello
Gli ugelli angolati (15° verso la punta dell'utensile) hanno superato le configurazioni radiali per:
● Riduzione dell'accumulo di calore del 27% (dati termici)
●Estensione della durata dell'utensile del 30% (misurazioni dell'usura)
Discussione
1. Meccanismi chiave
●Evacuazione dei trucioli:Il refrigerante ad alta pressione rompe i trucioli lunghi, impedendone il successivo taglio.
●Controllo termico:Il raffreddamento localizzato riduce al minimo la distorsione del pezzo.
2. Limitazioni pratiche
● Richiede configurazioni CNC modificate (capacità minima della pompa di 50 bar)
● Non conveniente per la produzione di bassi volumi
Conclusione
L'ottimizzazione della pressione del refrigerante e dell'allineamento degli ugelli migliora significativamente la finitura superficiale del titanio. I produttori dovrebbero dare priorità a:
●Aggiornamento a sistemi di raffreddamento ≥80 bar
● Esecuzione di prove di posizionamento degli ugelli per utensili specifici
Ulteriori ricerche dovrebbero esplorare il raffreddamento ibrido (ad esempio, criogenico+MQL) per le leghe difficili da lavorare.
Data di pubblicazione: 01-08-2025
