CNC (компьютерлік сандық басқару) фрезері жоғары дәлдікпен және қайталанатын күрделі компоненттерді өндіруге мүмкіндік беретін заманауи өндірістің ірге тасы болып табылады. Дегенмен, Inconel 718 және Hastelloy сияқты аса қатты металл материалдарды фрезерлеу кезінде құралдың тозуы өңдеу тиімділігіне, бетінің сапасына және өндіріс шығындарына әсер ететін күрделі мәселе ретінде пайда болады. Көбінесе никель негізіндегі суперқорытпалар деп аталатын аса қатты материалдар жоғары беріктік, коррозияға төзімділік және жоғары температурада термиялық тұрақтылық сияқты ерекше механикалық қасиеттері үшін бағаланады. Бұл атрибуттар оларды аэроғарыш өнеркәсібі, энергетика және химиялық өңдеу сияқты салаларда таптырмас етеді, бірақ сонымен бірге оларды өңдеуді айтарлықтай қиындатады, бұл құралдың жылдам тозуына және құралдың қызмет ету мерзімінің қысқаруына әкеледі.

CNC фрезерлеудегі құралдың тозуы кескіш құрал мен дайындама арасындағы механикалық, термиялық және химиялық әрекеттесулердің үйлесімі арқылы туындайтын көп қырлы құбылыс. Құрал тозуының эволюциялық механизмдерін түсіну және дәл болжамды үлгілерді әзірлеу өңдеу параметрлерін оңтайландыру, құралдың қызмет ету мерзімін ұзарту және өндіріс шығындарын азайту үшін өте маңызды. Бұл мақалада Inconel 718 және Hastelloy-ға назар аудара отырып, өте қатты материалдарды CNC фрезерлеуде құрал тозуының эволюциялық механизмдерін жан-жақты зерттеу қарастырылған. Ол үстем тозу механизмдерін, кесу жағдайларының әсерін және құрал тозуын болжау үшін қолданылатын заманауи болжамды модельдеу әдістерін зерттейді. Тозу механизмдерін, модельдеу тәсілдерін және тәжірибелік қорытындыларды салыстыру үшін егжей-тегжейлі кестелер осы саладағы зерттеушілер мен тәжірибешілер үшін қатаң және ғылыми ресурсты ұсынады.

## Өте қатты металл материалдар: қасиеттері мен қиындықтары

### Өте қатты материалдарға шолу

Өте қатты металл материалдар, әсіресе Inconel 718 және Hastelloy сияқты никель негізіндегі суперқорытпалар төтенше жағдайларға арналған. Inconel 718, никель-хром қорытпасы, өзінің жоғары аққыштық беріктігімен (шамамен 1,100 МПа), тамаша коррозияға төзімділігімен және 700°C-қа дейінгі температурада механикалық қасиеттерді сақтау қабілетімен танымал. Оның құрамында никель (50–55%), хром (17–21%), темір, ниобий және молибден бар, оның газ турбиналық қалақшалар, аэроғарыш компоненттері және ядролық реакторлар сияқты қолданбалардағы ерекше өнімділігіне ықпал етеді. Сол сияқты, Hastelloy, никель негізіндегі қорытпалар тобы (мысалы, Hastelloy C-22HS, Hastelloy X), әсіресе химиялық өңдеуде және аэроғарыштық қолданбаларда коррозияға төзімділігімен және беріктігімен сипатталады. Хастеллой қорытпаларында әдетте никель, молибден, хром және аз мөлшерде кобальт пен вольфрам бар, бұл олардың жергілікті коррозияға және жоғары температуралық тотығуға төзімділігін арттырады.

Бұл материалдардың механикалық қасиеттері соңғы қолдану үшін тиімді болғанымен, өңдеу кезінде айтарлықтай қиындықтар туғызады. Олардың төмен жылу өткізгіштігі (Inconel 11 үшін шамамен 15–718 Вт/м·К) аспап пен дайындама интерфейсінде жылудың шоғырлануын тудырады, бұл кесу температурасының жоғарылауына әкеледі. Сонымен қатар, қатты фазалардың (мысалы, Inconel 718-де γ″ және γ′, Hastelloy C-2HS-де Ni22(Mo,Cr)) және карбидтердің (мысалы, TiC, NbC) болуы материалдың абразивтілігін арттырады, құралдың тозуын тездетеді. Жұмыстың шыңдалуы, өңдеу кезінде материалдың беті қатаю құбылысы, құралға кесу күштері мен кернеулерді арттыру арқылы құрал тозуын одан әрі күшейтеді.

### Өңдеу қиындықтары

Өте қатты материалдарды өңдеу олардың жоғары қаттылығына (суық илектелген күйде Inconel 175 үшін 240–718 Brinell), төмен жылу өткізгіштікке және жинақталған жиектерге (BUE) бейімділігіне байланысты өте қиын. Бұл факторлар өңдеудің бірнеше қиындықтарына ықпал етеді:

- **Жоғары кесу температуралары**: суперқорытпалардың төмен жылу өткізгіштігі кесу аймағында жылудың жиналуын тудырады, көбінесе 650°C-тан асады, бұл құрал материалдарын нашарлатып, тозуды жылдамдатуы мүмкін.
- **Абразивті тозу**: материалдағы қатты карбидтер мен фазалар құралдың бетін ысқылайды, бұл қапталдың және кратердің тозуына әкеледі.
- **Жабысқақ тозуы**: суперқорытпалардың құрал бетіне жабысу үрдісі BUE түзеді, бұл шұңқырлар мен қабыршақтануларға әкелуі мүмкін.
- **Жоғары кесу күштері**: суперқорытпалардың жоғары беріктігі мен қатайту әрекеті кесу күштерінің жоғарылауына, құрал кернеуі мен тозу жылдамдығының жоғарылауына әкеледі.
- **Құралдың қысқа қызмет ету мерзімі**: термиялық, механикалық және химиялық кернеулердің қосындысы құралдың қызмет ету мерзімін айтарлықтай қысқартады, бұл құралды жиі өзгертуді және өндіріс шығындарын арттыруды қажет етеді.

Бұл қиындықтар құралдың тозу механизмдерін түсінудің және оңтайландыру үшін болжамды үлгілерді әзірлеудің маңыздылығын көрсетеді өңдеу процесібар

## Құралдың тозу механизмдері CNC Фрезерлеу

### Құралдың тозуына шолу

CNC фрезерлеудегі құралдың тозуы - жоғары термиялық, механикалық және химиялық кернеулер кезінде дайындаманың өзара әрекеттесуіне байланысты кескіш құралдың прогрессивті деградациясы. Ол әр түрлі формада көрінеді, соның ішінде қапталдың тозуы, кратердің тозуы, ойықтың тозуы, сыну және термиялық крекинг. Құрал тозуының эволюциясы әдетте үш түрлі кезеңнен тұрады:

1. **Бастапқы тозу кезеңі**: Құралдың дайындамаға бастапқы жанасуына байланысты тез тозуы сипатталады, көбінесе микро-чиңгілеу және жабысу.
2. **Тұрақты күйдегі тозу сатысы**: тозу жылдамдығы неғұрлым болжамды және кесу параметрлері әсер ететін салыстырмалы тұрақты тозу прогрессінің кезеңі.
3. **Жеделдетілген тозу сатысы**: жиі термиялық және механикалық кернеулердің жинақталған зақымдалуына байланысты құралдың істен шығуына әкелетін жылдам нашарлауымен белгіленеді.

Өте қатты материалдарды фрезерлеуде үстемдік тозу механизмдеріне абразивті тозу, жабысқақ тозу, диффузиялық тозу және термиялық крекинг жатады, олардың әрқайсысы материал қасиеттеріне, құрал сипаттамаларына және кесу жағдайларына әсер етеді.

### Абразивті тозу

Абразивті тозу дайындамадағы қатты бөлшектер, мысалы, карбидтер (мысалы, Inconel 718-дегі TiC, NbC) құрал бетін механикалық түрде ысқылағанда пайда болады. Бұл механизм құралдың бүйірлік және тырма беттерінде кең таралған, бұл біркелкі материалды жоғалтуға және тозу жерлерінің пайда болуына әкеледі. Зерттеулер абразивті тозу әсіресе жоғары жылдамдықтағы фрезерлеуде маңызды екенін көрсетті, мұнда кесу жылдамдығының жоғарылауы қатты бөлшектер мен құрал арасындағы әрекеттесуді күшейтеді. Мысалы, Inconel 718-ді цементтелген карбидті құралдармен фрезерлеу бойынша жүргізілген зерттеу абразивті тозу шпиндельдің 10,000 0.3 айн/мин жоғары жылдамдықтарында басым болатынын анықтады, бұл 315-тен кейін 10.1177 мм-ден асатын бүйірлік тозу еніне (VBmax) ықпал етеді. қысқартулар.[](https://journals.sagepub.com/doi/abs/0954405416668925/XNUMX)

### Жабысқақ тозуы

Жабысқақ тозуы дайындаманың материалының аспап бетіне жоғары қысым мен температурада дәнекерлеу нәтижесінде BUE түзеді. BUE бірнеше рет түзіліп, жойылатындықтан, ол құрал бетінде шұңқырлар мен қабыршақтарды тудырады. Inconel 718 фрезерінде жабысқақ тозуы, әсіресе материалдың жабысу үрдісі айқын болатын төмен кесу жылдамдығында (мысалы, 36–50 м/мин) негізгі істен шығу механизмі болып табылады. Зерттеулер көрсеткендей, желім тозуы кесу тереңдігі (DOC) сызығының жанындағы ойықтың тозуына жауап береді, радиалды DOC оның ауырлығына әсер ететін маңызды фактор болып табылады.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)

### Диффузиялық тозу

Диффузиялық тозу жоғары температурада аспап материалының атомдары дайындамаға диффузияланғанда немесе керісінше құралдың бетін әлсіреткенде пайда болады. Бұл механизм жоғары кесу температурасына байланысты суперқорытпаларды фрезерлеуде маңызды. Мысалы, Hastelloy C-22HS қапталған карбидті аспаптармен өңдеу кезінде дайындамадан титан мен хромның құралдың матрицасына диффузиясы оның беріктігін төмендетеді, бұл кратердің тозуына әкеледі. Диффузиялық тозу әсіресе температуралар материалдың термиялық тұрақтылық шегінен асатын 80 м/мин жоғары кесу жылдамдығында текше бор нитриді (CBN) құралдарында айқын байқалады.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)

### Термиялық крекинг

Термиялық крекинг фрезерлеудегі үзік-үзік кесу әрекетінен туындаған циклдік термиялық кернеулерден туындайды. Құрал мен дайындаманың интерфейсіндегі жылдам қыздыру және салқындату циклдары термиялық шаршауды тудырады, бұл құралдың тырма бетінде жарықтар пайда болуына әкеледі. Салқындату сұйықтығының жоғары қысымы жағдайында Inconel 718-ді CBN құралдарымен жоғары жылдамдықпен өңдеу бойынша зерттеулер термиялық крекингтің 150 м/мин жоғары кесу жылдамдығында, әсіресе CBN-құрамы аз құралдарда елеулі ақаулық режимі екенін көрсетті.[](https://www.fujipress.jp/ijat/ijat/au/ijate001400061045)

### Басқа тозу механизмдері

Қосымша тозу механизмдеріне мыналар жатады:

- **Пластикалық деформация**: жоғары кесу күштері мен температуралар құрал материалының пластикалық деформациясын тудыруы мүмкін, әсіресе қапталмаған карбидті құралдарда.
- **Жоңқалау**: жоғары механикалық кернеулер салдарынан құрал жиегіндегі микро сынықтар, көбінесе керамикалық құралдарда жоғары беру жылдамдығында байқалады.
- **Химиялық тозу**: Құрал мен дайындама арасындағы тотығу сияқты химиялық реакциялар жоғары температурада тозуды тездетеді.

1-кестеде Inconel 718 және Hastelloy құрылғыларының CNC фрезерлеуінде байқалған негізгі құрал тозу механизмдері, олардың әсер етуші факторлары мен типтік көріністері жинақталған.

**1-кесте: Inconel 718 және Hastelloy CNC фрезеріндегі құралдың тозу механизмдері**

| **Тозу механизмі** | **Сипаттамасы** | **Әсер етуші факторлар** | **Типтік көрініс** | **Анықтамалар** |
|----------------|-----------------|-------------------------|--------------------------|----------------|
| Абразивті тозу | Дайындамадағы қатты бөлшектермен механикалық үйкеліс | Шпиндельдің жоғары жылдамдығы, қатты карбидтер (TiC, NbC), құрал материалының қаттылығы | Фланк тозуы, тозу жерлері | |[](https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0954405416668925)
| Жабысқақ тозуы | Дайындама материалын аспапқа дәнекерлеу, БУЭ | Төмен кесу жылдамдығы, жоғары қысым, материалдың адгезия үрдісі | Ойықтың тозуы, шұңқырлануы, қабыршақтану | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)
| Диффузиялық тозу | Жоғары температурадағы құрал мен дайындама арасындағы атомдық диффузия | Кесу температурасы жоғары, химиялық үйлесімділік | Кратердің тозуы, құралдың әлсіреуі | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
| Термиялық крекинг | Циклдік термиялық кернеулерден болатын жарықтар | Кесу жылдамдығы жоғары, үзік-үзік кесу, салқындатқыштың қысымы | Тырма беті жарықтар | |[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)
| Пластикалық деформация| Жоғары күш әсерінен құрал материалының деформациясы | Кесу күштері жоғары, құрал материалының беріктігі төмен | Жиектер деформациясы | |[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)
| Чиптеу | Құрал шетіндегі микросынықтар | Берілу жылдамдығы жоғары, құрал материалдарының сынғыш | Жиектердің сынуы | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
| Химиялық тозу | Химиялық реакциялар (мысалы, тотығу) | Жоғары температура, реактивті дайындама | Беттік деградация | |[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)

## Құралдың тозуына әсер ететін факторлар

### Кесу параметрлері

Кесу жылдамдығын, берілу жылдамдығын, кесу тереңдігін (DOC) және шпиндель жылдамдығын қамтитын кесу параметрлері өте қатты материалдарды CNC фрезерлеуде құралдың тозуына айтарлықтай әсер етеді. Олардың әсерлері төменде жинақталған:

- **Кесу жылдамдығы**: Кесу жылдамдығының жоғарылауы кесу температурасын арттырады, диффузиялық және термиялық тозуды жылдамдатады. Мысалы, Inconel 718 фрезерлеуге арналған зерттеу кесу жылдамдығын 36 м/мин-ден 55 м/мин дейін ұлғайту флангтың тозу жылдамдығын екі есе арттыратынын көрсетті.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S175558171100040X)
- **Қоректену жылдамдығы**: жоғарырақ беру жылдамдығы кесу күштерін арттырады, бұл желімнің тозуына және қиыршықталуына ықпал етеді. Оңтайлы беру жылдамдығы (мысалы, 0.1–0.15 мм/айн) құралдың қызмет ету мерзімі мен бет сапасын теңестіреді.[](https://www.mechanics-industry.org/articles/meca/full_html/2020/02/mi190203/mi190203.html)
- **Кесу тереңдігі**: Үлкенірек радиалды және осьтік DOCs материалды кетіру жылдамдығын арттырады, бірақ әсіресе DOC сызығында ойықтың тозуын күшейтеді.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)
- **Шпиндель жылдамдығы**: шпиндельдің жоғары жылдамдықтары (мысалы, 10,000 10.1177 айн/мин) өңдеу тиімділігін арттырады, бірақ құрал мен дайындаманың өзара әрекеттесуінің жоғарылауына байланысты абразивті тозуды арттырады.[](https://journals.sagepub.com/doi/abs/0954405416668925/XNUMX)

### Құрал материалы және жабындары

Құралдың материалы мен жабындарын таңдау тозуға төзімділікке айтарлықтай әсер етеді. Өте қатты материалдарды фрезерлеуге арналған жалпы құрал материалдарына мыналар жатады:

- **Цементтелген карбид**: қаттылығы мен әмбебаптығына байланысты кеңінен қолданылады, бірақ абразивтік және жабысқақ тозуға бейім. Көп қабатты жабындар (мысалы, TiAlN/TiAl) тозуға төзімділікті 20–40%-ға жақсартады.[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/mastering-inconel-machining)
- **Кубикалық бор нитриді (CBN)**: жоғары қаттылығы мен термиялық тұрақтылығына байланысты жоғары жылдамдықта өңдеуге жарамды, бірақ салқындатқыштың жоғары қысымында термиялық крекингке бейім.[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)
- **Керамикалық құралдар**: мұртпен күшейтілген керамика (мысалы, SiAlON) Hastelloy үшін жоғары беріктікті ұсынады, бірақ жоңқалау жоғары беру жылдамдығында алаңдатады.[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/techniques-tools-machining-жеделдету)

AlTiN және TiAlN сияқты жабындар үйкелісті азайту және ыстық қаттылықты арттыру арқылы тозуға төзімділікті арттырады. Кремний негізіндегі жабындар Inconel 50 фрезерлеу кезінде құралдың қызмет ету мерзімінің 718%-ға артқанын көрсетті.[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/mastering-inconel-machining)

### Салқындату және майлау стратегиялары

Майлаудың ең аз мөлшері (MQL), жоғары қысымды салқындатқыш (HPC) және криогенді салқындату сияқты салқындату және майлау стратегиялары кесу температурасы мен үйкелісті бақылау арқылы құралдың тозуына әсер етеді:

- **MQL**: үйкеліс пен қызуды азайту арқылы құрғақ кесумен салыстырғанда құралдың тозуын 20–30%-ға азайтады.[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911-3)
- **HPC**: кратердің тозуын басады, бірақ су ағынының соғылуына байланысты жоғары қысымда (мысалы, 20.3 МПа) ойықтарды тездетуі мүмкін.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
- **Криогенді салқындату**: сұйық азотты немесе CO2 пайдалану арқылы кесу температурасын төмендетеді, Inconel 40 фрезерлеуде құралдың қызмет ету мерзімін 625%-ға дейін ұзартады.[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)

2-кестеде аса қатты материалдарды фрезерлеуде әртүрлі салқындату стратегияларының құрал тозуына әсері салыстырылады.

**2-кесте: CNC фрезерлеудегі салқындату стратегияларының құралдың тозуына әсері**

| **салқындату стратегиясы** | **Құралдың тозуын азайту** | **Артықшылықтары** | **Шектеулер** | **Анықтамалар** |
|--------------------------------|----------------------------------|----------------|----------------|----------------|
| Құрғақ кесу | Базалық | үнемді, қарапайым | Жоғары температура, қатты тозу | |[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911-3)
| MQL | 20–30% | Үйкеліс азаяды, экологиялық таза | Шектеулі салқындату сыйымдылығы | |[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911-3)
| HPC | 30–50% (кратердің тозуы) | Тиімді салқындату, чиптерді кетіру | Жоғары қысымдардағы ойықтар | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
| Криогенді салқындату | 40%-ға дейін | Төмен температура, жақсартылған бет сапасы | Жоғары құны, күрделі орнату | |[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)

### Дайындама материалының қасиеттері

Өте қатты материалдардың микроқұрылымы мен құрамы құралдың тозуына тікелей әсер етеді. Мысалы, Inconel 718-дегі γ″ және γ′ фазалары ығысу беріктігін арттырып, жабысқақ тозуды жақсартады, ал Hastelloy C-2HS құрамындағы Ni22(Mo,Cr) бөлшектер абразивті тозуға әкелетін тозуға төзімділікті арттырады. Термиялық өңдеу, мысалы, Inconel 718-де екі есе қартаю, қаттылықты одан әрі арттырады, құралды күшейтеді. киіңіз.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301679X25001574)[](https://www.sciencedirect.com/sc ience/article/abs/pii/S0043164810004011)[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)

## Құрал тозуын болжамды модельдеу

### Болжамдық модельдеудің маңыздылығы

Құралдың тозуын дәл болжау CNC фрезерлік процестерін оңтайландыру, тоқтап қалу уақытын азайту және шығындарды азайту үшін өте маңызды. Болжалды үлгілер өндірушілерге құралдың қызмет ету мерзімін болжауға, құрал өзгерістерін жоспарлауға және кесу параметрлерін оңтайландыруға мүмкіндік береді. Өте қатты материалдардағы құрал тозуының күрделілігін ескере отырып, болжамды модельдер көптеген тозу механизмдерін, кесу жағдайларын және материал қасиеттерін есепке алуы керек. Құрал тозуын болжауда екі негізгі тәсіл басым: физикаға негізделген модельдер және деректерге негізделген модельдер.

### Физикаға негізделген модельдер

Физикаға негізделген модельдер эмпирикалық қатынастарға және тозу процестерін механикалық түсінуге негізделген. Олар тозу жылдамдығын болжау үшін кесу күштері, температуралар және материал қасиеттері сияқты параметрлерді қамтиды. Жалпы физикаға негізделген модельдерге мыналар жатады:

- **Тейлордың құралдың қызмет ету мерзімінің теңдеуі**: құралдың қызмет ету мерзімін кесу жылдамдығына, берілу жылдамдығына және DOC-қа байланыстыратын эмпирикалық үлгі. Қарапайым болғанымен, күрделі тозу механизмдеріне байланысты суперқорытпалар үшін жалпы түсінік жоқ.[](https://www.academia.edu/69451806/Modelling_tool_wear_in_cemented_carbide_machining_alloy_718)
- **Ақырлы элементтер әдісі (FEM)**: чип түзілуін, жылу беруді және кернеуді бөлуді модельдеу арқылы құралдың тозуын имитациялайды. DEFORM немесе ABAQUS жүйесінде енгізілгендер сияқты FEM үлгілері Inconel 718 фрезерлеуін имитациялау үшін пайдаланылған, бірақ олар жиі жоғары тозу жылдамдығында тордың бұрмалануынан зардап шегеді.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301679X25001574)
- **Механикалық үлгілер**: Бұл үлгілер тозу механизмдерін (мысалы, абразивті, желім) құрал геометриясымен және кесу күштерімен біріктіреді. Inconel 718 фрезерге арналған механикалық үлгі қапталдың тозу әсерлерін қосу арқылы кесу күштерін болжауда 98.5% дәлдікке қол жеткізді.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612520308781)

Механикалық қатаңдығына қарамастан, физикаға негізделген модельдер калибрлеу және әртүрлі кесу жағдайларына бейімделу үшін күресу үшін кең тәжірибелік деректерді қажет етеді.

### Деректерге негізделген үлгілер

Деректерге негізделген модельдер тарихи деректер негізінде құрал тозуын болжау үшін машиналық оқытуды (ML) және статистикалық әдістерді пайдаланады. Бұл модельдер егжей-тегжейлі механикалық білімді қажет етпестен күрделі, сызықтық емес қатынастарды түсіруде жақсы. Деректерге негізделген негізгі тәсілдерге мыналар жатады:

- **Жасанды нейрондық желілер (ANNs)**: ANN тозу шығыстарына кіріс параметрлерін (мысалы, кесу жылдамдығы, беру жылдамдығы, кесу күштері) салыстыру арқылы құрал тозуын болжайды. Inconel 718 бұру бойынша зерттеу регрессиялық талдаумен, әсіресе шектеулі деректермен салыстырғанда, ANN көмегімен жоғары дәлдікке қол жеткізді.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S175558171100040X)
- **Ұзақ қысқа мерзімді жады (LSTM) желілері**: уақыт қатары деректері үшін жарамды LSTM желілері Inconel 718 микрофрезерлеуінде қапталдың тозуын болжау үшін қолданылған, бүйір тозуымен 0.9453 корреляция коэффициентіне қол жеткізу. өлшемдер.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141635923002039)
- **Мета-оқыту үлгілері**: Бұл үлгілер ең аз деректермен әртүрлі кесу жағдайларына бейімделеді. Титан қорытпасын фрезерлеуге арналған мета-оқыту үлгісі жаңа жағдайларда бір ғана үлгімен жоғары дәлдікке қол жеткізді.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0007850619300113)
- **Авторегрессивті біріктірілген жылжымалы орташа мән (ARIMA)**: толқындық нейрондық желілермен (WNN) біріктірілген ARIMA-WNN үлгілері Inconel 718 жоғары жылдамдықты фрезерлеу кезінде 95%-дан астам фландық тозуды болжайды. дәлдік.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213846322001924)

### Гибридті үлгілер

Гибридті модельдер күшті жақтарын пайдалану үшін физикаға негізделген және деректерге негізделген тәсілдерді біріктіреді. Мысалы, ARIMA және WNN көмегімен деректерге негізделген физика байланысы тәсілі Inconel 718 фрезерлеуге қолданылды, бұл эмпирикалық тозу үлгілерін уақыт сериясы талдауымен біріктіру арқылы жоғары дәлдікке қол жеткізді. Levenberg-Marquardt және ANN пайдаланатын басқа гибридті модель Inconel 718 айналмалы ультрадыбыстық өңдеуде құралдың тозуын болжады, бұл дәстүрліден жоғары. үлгілер.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213846322001924)[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214785321082468)

3-кестеде өте қатты материалдарды CNC фрезерлеуде құрал тозуын болжауға арналған модельдеудің әртүрлі тәсілдері салыстырылады.

**3-кесте: CNC фрезерлеудегі құралдың тозуын болжамды модельдеу тәсілдері**

| **Модель түрі** | **Тәсіл** | **Дәлдік** | **Артықшылықтары** | **Шектеулер** | **Анықтамалар** |
|----------------|--------------|--------------|----------------|----------------|----------------|
| Тейлор теңдеуі | Физикаға негізделген | Төмен–Орташа | Қарапайым, эмпирикалық | Шектеулі жалпылық | |[](https://www.academia.edu/69451806/Modelling_tool_wear_in_cemented_carbide_machining_alloy_718)
| FEM (DEFORM/ABAQUS) | Физикаға негізделген | Орташа–Жоғары | Егжей-тегжейлі механикалық түсініктер | Тордың бұрмалануы, жоғары есептеу құны | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301679X25001574)
| Механикалық үлгі | Физикаға негізделген | 98.5% (күшті болжау) | Тозу механизмдерін біріктіреді | Кең көлемді калибрлеуді талап етеді | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612520308781)
| ANN | Деректерге негізделген | Жоғары | Сызықты емес қатынастарды өңдейді | Үлкен деректер жиынын талап етеді | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S175558171100040X)
| LSTM | Деректерге негізделген | 0.9453 (корреляция) | Уақыт сериялары үшін қолайлы | Күрделі оқыту процесі | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141635923002039)
| Meta-Learning | Деректерге негізделген | Жоғары (бірнеше үлгілер) | Жаңа жағдайларға бейімделеді | Шектеулі валидация | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0007850619300113)
| ARIMA-WNN | Гибридті | >95% | Физика мен мәліметтерді біріктіреді | Күрделі модель құрылымы | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213846322001924)
| LM-ANN | Гибридті | Жоғары | Дәлдік пен тиімділікті теңестіреді | Оңтайландыруды талап етеді | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214785321082468)

## Эксперименттік зерттеулер мен қорытындылар

### Фрезерлік Inconel 718

Көптеген эксперименттік зерттеулер Inconel 718 құрылғысының CNC фрезерлеуіндегі құралдың тозуын зерттеді. Біріктірілген Эйлер-Лагранж (CEL) FEM үлгісімен цементтелген карбидті құралдарды пайдаланған зерттеу 36–55 м/мин кесу жылдамдығында абразивтік және жабысқақ тозу басым болатынын анықтады, ал қапталдың тозу жылдамдығы температурамен бірге артады. 10,000 20 айн/мин жылдамдықпен жоғары жылдамдықпен фрезерлеуге арналған басқа зерттеу механикалық тозуды бастапқы және тұрақты күйдегі кезеңдерде негізгі механизм ретінде анықтады, жеделдетілген кезеңде құрама тозуға (абразивті, жабысқақ және диффузиялық) ауысады. MQL көмегімен фрезерлеу құрғақ кесумен салыстырғанда қапталдың тозуын 30–0301679%-ға азайтты, бұл майлау.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S25001574X10.1177)[](https://journals. sagepub.com/doi/abs/0954405416668925/10.1007)[](https://link.springer.com/article/00170/s018-1911-3-XNUMX)

### Фрезер Хастеллой

Hastelloy, әсіресе C-22HS, тозуға ұқсас қиындықтарды көрсетеді. Hastelloy C-22HS-ті қапталған карбидті құралдармен бұру бойынша жүргізілген зерттеу диффузиялық және адгезиялық тозу басым болатынын, жоғары қысымды салқындатқыштың кесу күшін төмендететінін, бірақ 20.3 МПа-да ойықты тездететінін анықтады. СО2 қосылған криогенді салқындату кесудің қысқаруына байланысты Hastelloy X фрезерінде құралдың қызмет ету мерзімін 40%-ға жақсартты. температуралар.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/techniques-tools-machining-hastelloy)

### Салыстырмалы талдау

4-кестеде Inconel 718 және Hastelloy фрезерінде құралдың тозуы бойынша негізгі эксперименттік қорытындылар жинақталған.

**4-кесте: CNC фрезерлеудегі құралдың тозуы бойынша эксперименттік қорытындылар**

| **Материал** | **Құрал түрі** | **Кесу шарттары** | **Үстем тозу механизмдері** | **Негізгі тұжырымдар** | **Анықтамалар** |
|-------------|---------------|------------------------|------------------------------|------------------|----------------|
| Inconel 718 | Цементтелген карбид | 36–55 м/мин, 0.15 мм/айн | Абразивті, желімдік | Флангтың тозу жылдамдығы жылдамдықпен екі есе артады | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S175558171100040X)
| Inconel 718 | Карбид (PVD қапталған) | 8000 айн/мин, 0.125 мм DOC | Ойық, қабыршақтау | DOC желісіндегі ойықтың тозуы | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)
| Inconel 718 | CBN | 150 м/мин, HPC | Термиялық крекинг | H-CBN | арқылы басылған крекинг |[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)
| Hastelloy C-22HS | Қапталған карбид | Жоғары қысымды салқындатқыш | Диффузия, жабысқақ | 20.3 МПа | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
| Hastelloy X | Керамикалық (SiAlON) | Криогенді СО2 | Абразивті, желімдік | Құралдың қызмет ету мерзімін 40% ұзарту | |[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/techniques-tools-machining-hastelloy)

## Оңтайландыру стратегиялары

### Кесу параметрін оңтайландыру

Құралдың тозуын азайту үшін кесу параметрлерін оңтайландыру маңызды. Response Face Methodology (RSM) және Dispersion of Analysis (ANOVA) Inconel 718 токарлық өңдеудің оңтайлы параметрлерін анықтау үшін пайдаланылды, кесу жылдамдығы 100 м/мин және беру жылдамдығы 0.1 мм/айн, бұл беттің ең жақсы әрлеуін және құралдың қызмет ету мерзімін береді. Бөлшектер тобын оңтайландыру (PSO) және бактерияларды азықтандыруды оңтайландыру (BFO) MQL көмегімен кесу жылдамдығын, беру жылдамдығын және DOC-ты оңтайландыру арқылы қапталдың тозуын азайтты. фрезерлеу.[](https://www.mechanics-industry.org/articles/meca/full_html/2020/02/mi190203/mi190203.html)[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911)

### Құралды жобалау және таңдау

Айнымалы спираль және көлбеу бұрыштары сияқты жетілдірілген құрал конструкциялары діріл мен кесу күштерін азайту арқылы тозуды азайтады. Термиялық кеңею коэффициенті төмен болғандықтан жоғары жылдамдықты өңдеу үшін жоғары CBN мазмұны бар CBN құралдары ұсынылады. AlTiN және кремний негізіндегі жабындар тозуға төзімділікті арттырады, әсіресе абразивті шарттар.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612520308781)[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)[](https://www.mscbetter-maeling.com/science-mael)

### Жетілдірілген салқындату әдістері

Криогенді салқындату және MQL құралдың тозуын азайтуда айтарлықтай артықшылықтар береді. Inconel 625 төмен температуралы СО2 ұнтақтау бойынша жүргізілген зерттеу бетінің морфологиясының жақсарғанын және тозудың кешіктірілгенін хабарлады. MQL криогендік сұйықтықтармен біріктірілген гибридті салқындату жүйелері уәде береді, бірақ болжау үшін қосымша зерттеулерді қажет етеді. модельдеу.[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)[](https://mfr.edp-open.org/articles/mfreview/full_html/2023/01/mfreview220071/mfreview220071.html)

## Болашақ бағыттары

### Дамушы технологиялар

Құралдар мен гибридті өңдеу процестері (мысалы, фрезермен электрлік разрядты өңдеу) сияқты қосымша өндіріс (АМ) сияқты дамып келе жатқан технологиялар құрал тозуын азайтуға мүмкіндік береді. AM Inconel 718 бөлшектері өңделген материалмен салыстырғанда әртүрлі өңдеуге қабілеттілігін көрсетеді, бұл арнайы тозу үлгілерін қажет етеді. Гибридті салқындату жүйелері және нанокомпозиттік қатты жабындар сияқты жетілдірілген жабындар да белсенді сала болып табылады. зерттеу.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612520308781)[](https://cdnsciencepub.com/doi/abs/10.1139/tcsme-2019-0110)

### Зерттеу кемшіліктері

Прогресстерге қарамастан, бірнеше зерттеулерде олқылықтар бар:

- **Гибридті салқындату үлгілері**: супер режимде гибридті салқындату үшін болжамды үлгілер бойынша шектеулі зерттеулерқорытпаны өңдеу.
- **Нақты уақыттағы бақылау**: нақты уақыттағы құрал жағдайын бақылауды (TCM) адаптивті басқаруға арналған болжамды үлгілермен біріктіру.
- **Көп физикалы модельдер**: термиялық, механикалық және химиялық тозу механизмдерін біріктіретін кешенді үлгілерді әзірлеу.
- **Тұрақтылық**: тозуды болжау үлгілеріне энергия тиімділігі мен қоршаған ортаға әсерді қосу.

### Қорытынды

Inconel 718 және Hastelloy сияқты өте қатты материалдарды CNC фрезері олардың жоғары беріктігіне, төмен жылу өткізгіштігіне және абразивті табиғатына байланысты айтарлықтай қиындықтар тудырады. Құралдың тозу механизмдері, соның ішінде абразивті, адгезивті, диффузиялық және термиялық крекингке кесу параметрлері, құрал материалдары және салқындату стратегиялары әсер етеді. Физикаға негізделген, деректерге негізделген және гибридті тәсілдерді қамтитын болжамды модельдеу құралдың тозуын болжауда және өңдеу процестерін оңтайландыруда шешуші рөл атқарады. Эксперименттік зерттеулер құралдың қызмет ету мерзімін ұзартуда озық салқындату әдістері мен оңтайландырылған параметрлердің тиімділігін көрсетеді. Болашақ зерттеулер нақты уақыттағы бақылауды біріктіруге, көп физикалық модельдерді жасауға және аса қатты материалдарды фрезерлеудің тиімділігі мен үнемділігін одан әрі арттыру үшін тұрақты өңдеу тәжірибесін зерттеуге бағытталуы керек.

Қайта басып шығару туралы мәлімдеме: Егер арнайы нұсқаулар болмаса, бұл сайттағы барлық мақалалар түпнұсқа болып табылады. Қайта басып шығару көзін көрсетіңіз: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® Custom Precision-дің барлық спектрін ұсынады cnc өңдеу фарфоры қызметтер.ISO 9001: 2015 & AS-9100 сертификатталған. 3, 4 және 5 осьтік дәлдік CNC өңдеу фрезерлеуді қосатын қызметтер, тұтынушының талаптарына жүгіну, +/- 0.005 мм төзімділікке ие металл және пластмасса өңделген бөлшектер. Екінші қызметтерге CNC және кәдімгі ұнтақтау, бұрғылау,құйып құю,табақ металы және штамптау. Прототиптермен қамтамасыз ету, толық өндіріс, техникалық қолдау және толық тексеру автомобиль, аэроғарыштық, қалып және арматура, жарықтандыру,медициналық, велосипед және тұтынушы электроника салалар. Уақытында жеткізу. Жобаңыздың бюджеті және күтілетін жеткізу уақыты туралы аздап айтып беріңіз. Біз сізбен мақсатыңызға жетуге көмектесетін ең үнемді қызметтерді ұсыну үшін стратегияны жасаймыз, Бізбен байланысуға қош келдіңіз ( sales@pintejin.com ) тікелей сіздің жаңа жобаңызға арналған.