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Refroidissement de la broche à air par rapport à la brume d'huile pour les centres d'usinage de 24 kRPM

2025-08-12

1.

24 tours par minute modernescentres d'usinageLa chaleur incontrôlée provoque une dégradation du roulement, des erreurs géométriques et des pannes catastrophiques.La brume pétrolière promet un transfert thermique accruCe travail quantifie les compromis de performance en utilisant des tests de production.

2. Méthodes

2.1 Conception expérimentale

Plateforme de test:Mazak VTC-800C avec fuseau ISO 40 à 24 tours par minute
Partie de travail:Les blocs de Ti-6Al-4V (150×80×50 mm)
Les outils:Moulin à extrémité de carbure de 10 mm (4 flûtes)
Fluides de refroidissement:
- Pour l'air:Air comprimé filtré à 6 bar
- Neige d'huile:UNILUBE 320 (5% de volume d'huile/air)

2.2 Acquisition de données

Capteur	Localisation	Taux d'échantillonnage
Le thermocouple TC1	course de roulement avant	10 Hz
Le thermocouple TC2	Noyau du stator du moteur	10 Hz
Dislocateur laser	Radial du nez de la broche	50 Hz

Protocole de test:Les cycles de rugosité de 3 heures (profondeur axiale 8 mm, alimentation 0,15 mm/dent) sont répétés jusqu'à l'équilibre thermique.

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3. Résultats

3.1 Performance à la température

Le code de l'appareil est le suivant:
Figure 1: La brume d'huile réduit les températures de pointe de 38% par rapport au refroidissement par air

Méthode de refroidissement	La valeur moyenne de l'énergie utilisée est la valeur moyenne de l'énergie utilisée.	Temps de stabilisation
L'air	200,3°C ± 1,8°C	142 minutes
Neige pétrolière	90,7 °C ± 0,9 °C	87 minutes

3.2 Effets géométriques

Le déplacement thermique est directement corrélé avec la variance de température (R2=0,94).

4- Discussion

4.1 Moteurs de l'efficacité

La supériorité de la brume pétrolière provient de:

Capacité thermique spécifique plus élevée (∼2,1 kJ/kg·K par rapport à l'air ≈1,0)
refroidissement direct par changement de phase aux interfaces des roulements
Isolement réduit de la couche limite

4.2 Compromises opérationnelles

Neige d'huile:Requiert des systèmes de confinement des aérosols d'huile (+ 8 200 $ de réaménagement)
Pour l'air:Augmentation de la fréquence de remplacement des roulements (toutes les 1 200 heures contre 2 000 heures)

Les données de terrain du fournisseur de Boeing ont montré une réduction de 23% des déchets après le passage à la brume d'huile dans les flux de travail en titane.

5Conclusion

Le refroidissement par brouillard d'huile surpasse les systèmes à air dans le contrôle thermique à 24kRPM, réduisant le déplacement de broche de 58%.

Opérations de plus de 6 heures de fonctionnement continu
Matériaux dont la dureté > 40 HRC
Exigences relatives aux tolérances inférieures à 20 μm
Des études futures devraient quantifier les effets à long terme sur l'isolation de l'enroulement du stator.

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Refroidissement de la broche à air par rapport à la brume d'huile pour les centres d'usinage de 24 kRPM

1.

2. Méthodes

2.1 Conception expérimentale

2.2 Acquisition de données

3. Résultats

3.1 Performance à la température

3.2 Effets géométriques

4- Discussion

4.1 Moteurs de l'efficacité

4.2 Compromises opérationnelles

5Conclusion

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