چگونه PEEK ضد آتش را بدون مسدود کردن فیلترها با CNC برش دهیم

PFT، شنژن

چکیده

برش پلی‌اتر اترکتون (PEEK) مقاوم در برابر آتش با ماشین‌کاری CNC اغلب منجر به گرفتگی فیلتر به دلیل تجمع ذرات ریز می‌شود. یک استراتژی ماشین‌کاری برای کاهش این مشکل با بهینه‌سازی پارامترهای برش، هندسه ابزار و روش‌های تخلیه تراشه توسعه داده شد. آزمایش‌های کنترل‌شده، آسیاب خشک سنتی را با خنک‌کننده با فشار بالا و استخراج با کمک خلاء مقایسه کردند. نتایج نشان می‌دهد که خنک‌کننده با فشار بالا همراه با فرز انتهایی چهار پره، چسبندگی ذرات به سطوح فیلتر را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. داده‌ها تأیید می‌کنند که گرفتگی فیلتر 63٪ کاهش می‌یابد در حالی که یکپارچگی سطح و تلرانس ابعادی حفظ می‌شود. این رویکرد یک راه‌حل قابل تکرار برای ماشین‌کاری CNC PEEK مقاوم در برابر آتش در تولید صنعتی ارائه می‌دهد.

1 مقدمه

PEEK مقاوم در برابر آتش به دلیل پایداری مکانیکی عالی و مقاومت در برابر شعله، به طور گسترده در هوافضا، دستگاه‌های پزشکی و تجهیزات نیمه‌هادی استفاده می‌شود. با این حال، ماشین‌کاری آن یک چالش تکراری را ارائه می‌دهد: فیلترها در سیستم‌های خنک‌کننده یا خلاء به سرعت به دلیل تولید ذرات ریز مسدود می‌شوند. این امر باعث افزایش زمان خرابی، هزینه‌های نگهداری و خطرات گرم شدن بیش از حد می‌شود. مطالعات قبلی مشکلات کلی در ماشین‌کاری PEEK را گزارش کرده‌اند، اما تعداد کمی از آنها به مشکل خاص گرفتگی فیلتر در حین برش CNC پرداخته‌اند. کار حاضر بر روش‌های قابل تکرار برای به حداقل رساندن گرفتگی در عین حفظ راندمان ماشین‌کاری متمرکز است.

2 روش تحقیق

2.1 طراحی آزمایش

یک مطالعه مقایسه‌ای با استفاده از سه راه‌اندازی ماشین‌کاری انجام شد:

• آسیاب خشکبا یک فرز انتهایی کاربید استاندارد.

• آسیاب خنک‌کننده سیلابیبا فشار 8 بار.

• آسیاب خنک‌کننده با فشار بالا (16 بار) با استخراج با کمک خلاء.

2.2 جمع‌آوری داده‌ها

آزمایش‌های ماشین‌کاری بر روی یک مرکز فرز CNC 3 محوره (DMG Mori CMX 1100 V) انجام شد. صفحات PEEK مقاوم در برابر آتش (30 × 20 × 10 میلی‌متر) با استفاده از سرعت‌های پیشروی از 200 تا 600 میلی‌متر در دقیقه و سرعت‌های دوک از 4000 تا 10000 دور در دقیقه برش داده شدند. گرفتگی فیلتر با اندازه‌گیری مقاومت جریان خنک‌کننده و تجمع ذرات هر 10 دقیقه نظارت می‌شد.

2.3 ابزار و پارامترها

ابزارهای کاربید با هندسه‌های دو پره و چهار پره آزمایش شدند. سایش ابزار، توزیع اندازه تراشه و زبری سطح (Ra) ثبت شد. آزمایش‌ها سه بار تکرار شدند تا از قابلیت تکرار اطمینان حاصل شود.

3 نتایج و تجزیه و تحلیل

3.1 عملکرد گرفتگی فیلتر

همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، آسیاب خشک منجر به گرفتگی سریع شد، به طوری که فیلترها پس از 40 دقیقه نیاز به تمیز کردن داشتند. خنک‌کننده سیلابی گرفتگی را به تأخیر انداخت اما از تجمع جلوگیری نکرد. خنک‌کننده با فشار بالا با استخراج با کمک خلاء عمر فیلتر را به بیش از 120 دقیقه قبل از نیاز به تمیز کردن افزایش داد.

جدول 1 زمان گرفتگی فیلتر تحت شرایط مختلف

3.2 اثرات هندسه ابزار

فرز انتهایی چهار پره تراشه‌های ریزتری تولید کرد اما در مقایسه با نسخه دو پره، چسبندگی کمتری به فیلترها داشت. این امر به گردش خنک‌کننده روان‌تر و انسداد کمتر فیلتر کمک کرد.

3.3 یکپارچگی سطح

زبری سطح برای همه روش‌ها در Ra 0.9–1.2 µm باقی ماند و هیچ تخریب قابل توجهی تحت شرایط خنک‌کننده با فشار بالا مشاهده نشد.

4 بحث

کاهش گرفتگی فیلتر به دو مکانیسم نسبت داده می‌شود: (1) خنک‌کننده با فشار بالا تراشه‌ها را قبل از خرد شدن به ذرات ریز پراکنده می‌کند و (2) استخراج خلاء، گردش مجدد گرد و غبار موجود در هوا را به حداقل می‌رساند. هندسه ابزار نیز نقش دارد، زیرا طرح‌های چند پره تراشه‌های کوتاه‌تر و قابل کنترل‌تری تولید می‌کنند. محدودیت‌های این مطالعه شامل استفاده از یک درجه PEEK و ماشین‌کاری فقط تحت شرایط فرز است. تحقیقات اضافی باید به عملیات تراشکاری و سوراخ‌کاری و همچنین پوشش‌های ابزار جایگزین گسترش یابد.

5 نتیجه‌گیری

استراتژی‌های ماشین‌کاری بهینه می‌توانند گرفتگی فیلتر را در حین برش CNC PEEK مقاوم در برابر آتش به طور قابل توجهی کاهش دهند. خنک‌کننده با فشار بالا همراه با استخراج خلاء و هندسه ابزار چهار پره، 63٪ کاهش در فرکانس گرفتگی را فراهم می‌کند در حالی که کیفیت سطح را حفظ می‌کند. این یافته‌ها از کاربرد صنعتی گسترده‌تر در هوافضا و تولید دستگاه‌های پزشکی پشتیبانی می‌کنند، جایی که محیط‌های ماشین‌کاری تمیز حیاتی هستند. کار آینده باید مقیاس‌پذیری این روش‌ها را در تولید چند شیفتی ارزیابی کند.