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Os operadores conhecem o cenário: os chips contêm um bolso de 50 mm de profundidade, a solda dos chips recortados, os arranhões das ferramentas, os alarmes do fuso. A baixa densidade e a elevada condutividade térmica do alumínio tornam os chips pegajosos;Cantos apertados e longos saltos os prendem.As regras existentes de flautas de polegar abertas, refrigerante de inundação falham quando os bolsos excedem 3 × diâmetro da ferramenta.pressão do líquido de arrefecimento e cinemática do caminho da ferramenta na evacuação de chips em condições de produção de 2025.
2 Métodos de pesquisa
2.1 Projeto de experimentos
Fato 23 completo com pontos centrais (n = 11).
Factores:
• A: ângulo da hélice ≈ 38° (baixo), 45° (alto).
• B: pressão do líquido de arrefecimento ¥40 bar (baixo), 80 bar (alto).
• C: Estratégia de traçado trocoide adaptativo versus raster convencional.
2.2 Peça de trabalho e máquina
Blocos 7075-T6, 120 × 80 × 60 mm, bolsos de 10 mm de largura × 50 mm de profundidade.
2.3 Aquisição de dados
• Tempo de residência do chip: câmara de alta velocidade a 5 000 fps, rastreada através de chips tingidos.
• Desgaste da ferramenta: microscópio óptico, VB ≤ 0,2 mm final de vida útil.
• Escuridão da superfície: Mahr Perthometer M400, corte de 0,8 mm.
2.4 Pacote de Reprodutividade
Código G, lista de ferramentas e desenhos do bico do refrigerante arquivados em github.com/pft/chip-evac-2025.
3 Resultados e análise
O gráfico 1 mostra o gráfico de Pareto dos efeitos normalizados; o ângulo da hélice e a pressão do líquido de arrefecimento dominam (p < 0,01).
Quadro 1 Resultados experimentais (média, n = 3)
Parâmetro definido. Residência de chip. Vida útil da ferramenta.
38°, 40 bar, raster 4.8 22 13
45°, 80 bares, trocoide 2.8 45 0.55
Melhoria 42 % + 105 % 58 %
A Figura 2 traça vetores de velocidade de chip; a hélice de 45° gera um componente de velocidade axial ascendente de 1,8 m/s vs 0,9 m/s para 38°, explicando uma evacuação mais rápida.
4 Discussão
4.1 Mecanismo
A hélice mais alta aumenta a eficiência do raspador, reduz as lascas e reduz a adesão. O refrigerante de 80 bar oferece um fluxo de massa 3 vezes maior;A simulação CFD (ver apêndice A) mostra que a energia cinética turbulenta na base do bolso aumenta de 12 J/kg para 38 J/kg.Os caminhos trocoidais mantêm o engajamento constante, evitando a embalagem de chips vista nos cantos do raster.
4.2 Limitações
Os testes limitaram-se ao alumínio 7075; as ligas de titânio podem exigir assistência criogénica.
4.3 Consequências práticas
As lojas podem adaptar as máquinas existentes com moinhos de acabamento de carburo de altura variável e de alta hélice e bicos de arrefecimento programáveis por < 2 000 dólares por fusão, com retorno em 3 meses com base na economia de vida útil da ferramenta.
5 Conclusão
Cortadores de alta hélice, refrigerante de 80 bar através da ferramenta e caminhos trocoidais formam um pacote eficaz e transferível que reduz o tempo de residência do chip e dobra a vida útil da ferramenta na fresagem de alumínio de bolso profundo.Os trabalhos futuros deverão estender a matriz ao titânio e explorar a extracção a vácuo em processo para proporções superiores a 8:1.
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