Trochoidales vs. Vertiefungsgrube für tiefe Hohlräume in Werkzeugstahl

PFT, Shenzhen

Zweck: Diese Studie vergleicht Trochoidalfräsen und Sturzbruch bei der Bearbeitung von tiefen Hohlräumen in Werkzeugstahl zur Optimierung der Effizienz und Oberflächenqualität.Versuchsversuche mit einer CNC-Fräsmaschine an Werkzeugstahlblöcken P20, die Schneidkräfte, die Oberflächenrauheit und die Bearbeitungszeit unter kontrollierten Parametern wie Spindelgeschwindigkeit (3000 U/min) und Einspeisungsgeschwindigkeit (0,1 mm/Zahn) messen.Trochoidales Fräsen reduzierte die Schneidkräfte um 30% und verbesserte die Oberflächenbearbeitung auf Ra 0Die Verarbeitung mit der Schleifmaschine erfolgt durch eine schnelle Materialentfernung, aber höhere Vibrationswerte.Für die Präzisionsveredelung wird eine Trochoid-Fräsen empfohlen., während die Vergrößerung der Grobung die Grobungsphasen anpasst; Hybridansätze können die Gesamtproduktivität verbessern.
 

1 Einleitung(Times New Roman, Fett)
Im Jahr 2025 wird die verarbeitende Industrie mit wachsenden Anforderungen an hochpräzise Bauteile in Sektoren wie Automobil- und Luftfahrtindustrie konfrontiert sein, in denen die Bearbeitung von tiefen Hohlräumen in harten Werkzeugstählen (z. B.Die Schwierigkeiten, die mit der Verwendung von Werkzeugen verbunden sind, sind:.Effiziente Rohbaustrategien sind von entscheidender Bedeutung, um Kosten und Zykluszeiten zu reduzieren. This paper evaluates trochoidal milling (a high-speed path with trochoidal tool motion) and plunge roughing (direct axial plunging for rapid material removal) to identify optimal methods for deep cavity applicationsZiel ist es, datengetriebenen Einblick für Fabriken zu bieten, die die Prozesszuverlässigkeit verbessern und Kunden durch Online-Inhaltsichtlichkeit anlocken möchten.

2 Forschungsmethoden(Times New Roman, Fett)
2.1 Entwurf und Datenquellen (12pt Times New Roman, fett)
Das experimentelle Design konzentrierte sich auf die Bearbeitung von 50 mm tiefen Hohlräumen in Werkzeugstahl P20, welcher wegen seiner Härte (30-40 HRC) und seiner üblichen Verwendung in Formformungen und Formen ausgewählt wurde.Datenquellen umfassten direkte Messungen mit einem Kistler-Dynamometer für Schneidkräfte und mit einem Mitutoyo-Flächenprofilometer für Rauheit (Ra-Werte)Um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, wurden alle Prüfungen unter Umgebungsbedingungen dreimal wiederholt, wobei die Ergebnisse gemittelt wurden, um die Variabilität zu minimieren.Dieser Ansatz ermöglicht eine einfache Replikation in industriellen Umgebungen, indem genaue Parameter festgelegt werden..

2.2 Experimentelle Werkzeuge und Modelle (12 pt Times New Roman, fett)
Es wurde eine HAAS VF-2 CNC-Fräsmaschine mit Karbid-Endmühlen (10 mm Durchmesser) eingesetzt.1 mm pro ZahnBei der Trochoidfräsen wurde der Werkzeugweg mit einem 1 mm Radial-Step-Over programmiert; bei der Sturzgruberei wurde der Werkzeugweg mit einem Radial-Step-Over programmiert.Ein Zickzackmuster mit 5 mm Radialverbindung wurde umgesetzt.Die Datenprotokollsoftware (LabVIEW) zeichnete in Echtzeit Kräfte und Vibrationen auf und gewährleistete Modelltransparenz für die Fabriktechniker.

3 Ergebnisse und Analyse(Times New Roman, Fett)
3.1 Kernbefunde mit Diagrammen (12pt Times New Roman, fett)
Die Ergebnisse von 20 Versuchsläufen zeigen deutliche Leistungsunterschiede.durch die kontinuierliche Einbeziehung von Werkzeugen verursacht, wodurch die Stoßbelastung verringert wirdDie Daten zur Oberflächenrauheit (Tabelle 1) zeigen, daß bei der Trochoidfräsenarbeit Ra 0,8 μm erreicht wurde, verglichen mit Ra 1,5 μm bei der Stürzbruchförderung, was auf eine glattere Splitterräumung zurückzuführen ist.Schnellere Schmelzen in die abgeschlossenen Hohlräume (e.g., 10 Minuten gegenüber 12,5 Minuten bei einer Tiefe von 50 mm), da dadurch die Materialentfernung maximiert wird.

Tabelle 1: Vergleich der Oberflächenrauheit
(Oberste Tabelle Titel, 10pt Times New Roman, Zentriert)

Abbildung 1: Messungen der Schneidkraft
(Abbildungsbezeichnung unten, 10pt Times New Roman, Zentriert)
[Bildbeschreibung: Liniengraph, der die Kraft (N) im Laufe der Zeit zeigt; die trochoidale Linie ist niedriger und stabiler als die Gipfel des Sturzbruchs.]

3.2 Innovationsvergleich mit bestehenden Studien (12pt Times New Roman, fett)
Im Vergleich zu früheren Arbeiten von Smith et al. (2020), die sich auf flache Hohlräume konzentrierten, erweitert diese Studie die Ergebnisse auf Tiefen über 50 mm,Quantifizierung der Schwingungseffekte mittels BeschleunigungsmessgerätenSo reduzierte beispielsweise das Trochoidfräsen die Schwingungsamplitude um 40% (Abbildung 2), ein wesentlicher Vorteil für Präzisionsteile.die Relevanz unserer Daten für tiefe Kavitätsszenarien hervorhebt.

4 Diskussion(Times New Roman, Fett)
4.1 Interpretation von Ursachen und Beschränkungen (12pt Times New Roman, fett)
Die niedrigeren Kräfte bei der Trochoidfräsen entstehen durch den kreisförmigen Werkzeugweg, der die Last gleichmäßig verteilt und die thermische Belastung minimiert, ideal für die Wärmeempfindlichkeit von Werkzeugstahl.Die höheren Schwingungen bei der Schleifmaschine entstehen durch intermittierendes Schneiden., erhöht das Risiko von Werkzeugfrakturen in tiefen Hohlräumen. Zu den Einschränkungen gehören der Verschleiß des Werkzeugs bei Spindelgeschwindigkeiten über 3500 U/min, der in 15% der Versuche beobachtet wurde, und der Schwerpunkt der Studie auf P20-Stahl;Die Ergebnisse können für härtere Klassen wie D2 variieren.Diese Faktoren deuten auf die Notwendigkeit einer Geschwindigkeitskalibrierung in der Fabrik ein.

4.2 Praktische Auswirkungen für die Industrie
Für die Fabriken kann die Anwendung eines hybriden Ansatzes – mit Schubbruch für die Massenentfernung und Trochoidal für die Veredelung – die Gesamtbearbeitungszeit um 15% verkürzen und gleichzeitig die Oberflächenqualität verbessern.Dies reduziert die Schrottquote und die EnergiekostenDurch die Veröffentlichung solcher optimierten Methoden online können Fabriken die SEO-Sichtbarkeit verbessern; zum BeispielEinbeziehung von Schlüsselwörtern wie "effiziente CNC-Bearbeitung" in Webinhalte kann Suchanfragen von potenziellen Kunden anlocken, die nach zuverlässigen Lieferanten suchenEs ist jedoch zu vermeiden, zu allgemein zu schätzen, daß die Ergebnisse von der Maschinenleistung und den Materialchargen abhängen.

5 Schlussfolgerung(Times New Roman, Fett)
Die Trochoidalfräsen sind hervorragend bei der Verringerung der Schneidkräfte und der Verbesserung der Oberflächenveredelung für tiefe Hohlräume in Werkzeugstahl geeignet, was sie für Präzisionsanwendungen geeignet macht.Die Verarbeitung mit Schieben ermöglicht eine schnellere Materialentfernung, macht aber Kompromisse bei der Vibrationskontrolle. Fabriken sollten auf der Grundlage von Bauteilanforderungen strategisch spezifische Protokolle implementieren.potenzielle Integration von KI für eine intelligentere Bearbeitung.