Da die weltweite Nachfrage nach leistungsstarken thermischen Lösungen steigt, HerstellerGesichtsdruck zur OptimierungAluminiumkühlkörperProduktion.Traditionelles Hochgeschwindigkeitsfräsen dominiert die Branche, doch neue hocheffiziente Techniken versprechen Produktivitätssteigerungen. Diese Studie quantifiziert die Kompromisse zwischen diesen Methoden anhand realer Bearbeitungsdaten und schließt damit eine kritische Lücke in der angewandten Forschung für elektronische Kühlkomponenten.
Methodik
1.Experimentelles Design
●Werkstück:6061-T6 Aluminiumblöcke (150×100×25 mm)
●Werkzeuge:6mm Hartmetall-Schaftfräser (3-schneidig, ZrN-beschichtet)
●Steuervariablen:
HSM: 12.000–25.000 U/min, konstante Spanbelastung
HEM: 8.000–15.000 U/min mit variabler Einrückung (50–80 %)
2. Datenerhebung
●Oberflächenrauheit: Mitutoyo SJ-410 Profilometer (5 Messungen/Werkstück)
● Werkzeugverschleiß: Keyence VHX-7000 Digitalmikroskop (Flankenverschleiß >0,3mm = Ausfall)
● Produktionsrate: Zykluszeiterfassung mit Siemens 840D CNC-Protokollen
Ergebnisse & Analyse
1.Oberflächenqualität
● Methode: HSM HEM
● Optimale Drehzahl: 18.000 12.000
●Ra (μm):0,4 0,7
HSMs überlegene Verarbeitung (p< 0,05) korreliert mit einer verringerten Aufbauschneidenbildung bei erhöhten Geschwindigkeiten.
2.Standzeit
● HSM-Werkzeuge versagten bei 1.200 Laufmetern im Vergleich zu 1.800 Metern bei HEM
● Bei HSM-Ausfällen dominierte der adhäsive Verschleiß, während HEM abrasive Muster aufwies.
Diskussion
1.Praktische Auswirkungen
●Für Präzisionsanwendungen:HSM bleibt trotz höherer Werkzeugkosten vorzuziehen
●Großserienproduktion:Die um 15 % schnellere Zykluszeit von HEM rechtfertigt das Polieren nach der Bearbeitung
2.Einschränkungen
● Ausgeschlossene 5-Achsen-Bearbeitungsszenarien
● Tests sind auf 6-mm-Werkzeuge beschränkt; größere Durchmesser können die Ergebnisse verändern
Abschluss
HSM liefert eine hervorragende Oberflächengüte für hochwertige Kühlkörper, während HEM sich in der Massenproduktion bewährt. Zukünftige Forschung sollte hybride Ansätze erforschen, die HSM-Schlichtdurchgänge mit HEM-Schruppen kombinieren.
Beitragszeit: 01.08.2025
