Modo migliore per la lavorazione di materiali ceramici

La tecnologia di lavorazione ad ultrasuoni può aiutare i produttori a migliorare il throughput per la ceramica avanzata componenti.

Dal Next-generation Le cupole missilistiche per i sistemi di difesa ai componenti dell'impianto dell'anca per l'industria medica, le proprietà meccaniche dei materiali ceramici fanno loro Ideale per una vasta gamma di applicazioni. materiali ceramici come ossido di alluminio (ALUMINA) e il nitruro di silicio possiedono molte benefiche qualità: Estrema robustezza, la capacità di resistere a temperature elevate e resistenza alla corrosione chimica, solo per nominare un pochi. Questi Proprietà, e altri, rendono la ceramica attraente per i designer che necessitano di componenti con eccezionale Durata. Sfortunatamente, quelli Le stesse proprietà presentano anche sfide manifatturiere che possono essere difficili da superare senza l'appropriata tecnologia.

I componenti realizzati in vetro ottico più morbido possono essere realizzati efficacemente con computer controllato numericamente (CNC) Macchine utensili utilizzando uno strumento di taglio rotante impregnato con diamanti. Tuttavia, quando Applicazione di questo metodo per ceramica, utensili da taglio indossare ad un tasso molto più rapido Dal momento che Lo strumento e il pezzo in lavorazione sopportano maggiori forze a causa della durezza del materiale Materiale. A Compensare la forza maggiore, gli operatori della macchina devono aumentare la velocità del mandrino dell'utensile riducendo la velocità di alimentazione del taglio (la velocità la velocità in cui lo strumento viene spostato nel Parte). In definitiva, questo risulta in tempi di ciclo più lunghi e meno efficienza.

Lavorazione ad ultrasuoni

una tecnica nota come ultrasuoni-assistita La lavorazione può aiutare a superare le sfide associate al tradizionale CNC lavorazione. Lavorazione ad ultrasuoni Centri * Incorporare la tecnologia a in modo economico Macchina in ceramica Componenti. La lavorazione ad ultrasuoni prevede l'aggiunta di un Up-and-down oscillazione allo strumento rotante, che consente un taglio più libero di questi molto duro Materiali.

L'ampiezza delle oscillazioni è piccola (micrometri) ma efficace nella rimozione del materiale quando Lo strumento è oscillante al suo ideale Frequenza. Mantenimento della frequenza ideale, misurata in Kilohertz (KHz), garantisce che la macchina si esibisca alla massima efficienza e producendo prevedibile i risultati.

Proprietary Software ** Determina la frequenza di oscillazione ideale per ciascun strumento eseguendo una spazzata in frequenza Durante l'iniziale Setup. La spazzata in frequenza identifica la frequenza ottimale (tipicamente tra 20 e 40 KHz) Analizzando le dimensioni, la forma e la massa dello strumento utilizzati per il lavoro. Una volta determinata la frequenza ideale e il ciclo inizia, il software regola automaticamente la frequenza mentre la parte è in fase di lavorazione per mantenere la lavorazione a ultrasuoni di picco Performance. Il turno in frequenza può variare da pochi hertz a centinaia di hertz, a seconda del cambiamento delle condizioni di lavorazione quando Lo strumento è in contatto con il parte.

I processi di lavorazione avanzati per i materiali ceramici duri forniscono il seguente Vantaggi:

Forze significativamente ridotte sul pezzo e strumento Durante Lavorazione, che consente agli operatori la libertà di aumentare le velocità di elaborazione e il taglio dei tassi di alimentazione

tempi di ciclo ridotti, rispetto allo standard rettifica / fresatura macchine

Abbigliamento utensile minimale e durata dell'utensile più lunga a causa della forza ridotta sulla parte e sull'utensile

aumento della precisione dei componenti lavorati a causa della maggiore durata dell'utensile prevedibile

Ridotto costi di utensili

Velocità ridotte del mandrino, specialmente per i fori più piccoli come 007 in.

Inoltre, la lavorazione ad ultrasuoni ha mostrato una migliore qualità della superficie rispetto allo standard CNC rettifica / fresatura. Questo è particolarmente importante quando È necessario un successivo processo di lucidatura per raggiungere la parte necessaria Specifiche. Il più preciso il parte La forma superficiale e la ruvidità sono dopo il processo di macinazione, meno tempo necessario a lucidare.

Test e risultati

I test approfonditi hanno mostrato Come L'utilizzo della tecnologia di lavorazione ad ultrasuoni può aumentare l'efficienza della produzione di ceramica Materiali. In alcuni casi, i tempi di ciclo sono stati ridotti del 50% o più quando rispetto allo standard cnc lavorazione. Due test sono stati recentemente condotti per valutare le capacità di lavorazione ad ultrasuoni in diversi taglio Scenari.

Il primo test ha coinvolto la lavorazione ad ultrasuoni di allumina. La famiglia di ceramiche tecniche di allumina è raggruppata in base alla purezza Livelli. L'allumina di purezza più alta è ideale per più esigente Applicazioni.1 A Misurare il beneficio della lavorazione ad ultrasuoni, tasche circolari che ciascuna avevano un diametro di 16 mm e una profondità di 50 mm erano lavorato in allumina. aggiungendo assistenza ad ultrasuoni ad un 12,7 mm Diametro Diamond Tool, il mandrino è stato impostato su 8,511 rpm con una velocità di avanzamento programmata di 1.650 mm / min. Ogni tasca è stata completata in un tempo di ciclo di 6 minuti e 30 sec. in confronto, lavorazione di uno dei questi buchi usando un convenzionale cnc La fresatrice ha impiegato oltre 1 ora e richiesto lo strumento da sostituire dopo ogni foro a causa eccessiva di usura. Lo strumento Diamante utilizzato sulla macchina ad ultrasuoni ha mostrato molto poco usura dopo aver prodotto 12 buchi.

Il secondo test è stato fatto per determinare l'efficacia della lavorazione ad ultrasuoni sul silicio Nitride. Il nitruro di silicio ha una struttura a grana unica che non solo lo consente di avere una tenacità estremamente elevata, ma anche molto elevata shock termico resistenza.2 In questo test, A 4-mm Draw Diamond Core Drill ha eseguito un alimento di assi Z dritto nella parte per creare un foro con una profondità di 13 mm. Con l'assistenza ad ultrasuoni, i parametri di perforazione del nucleo comprendevano una velocità del mandrino di 6,511 giri / min e una velocità di avanzamento di 1 mm / min. Anche se A 1 mm / min Il tasso di alimentazione sembra piccolo, è l'ideale data l'estrema durezza del silicio Nitride. a questi I parametri, il tempo di ciclo totale per completare il foro era di 15 minuti, tre volte più veloce di Standard CNC lavorazione.

Capacità espanse

Poiché il mercato dei componenti in ceramica continua a crescere, è importante che i produttori siano dotati delle ultime tecnologie. I centri di lavorazione ad ultrasuoni forniscono più funzionalità di Standard CNC Rettifica / fresatura macchine e sono ideali per una varietà di applicazioni. Se La necessità coinvolge A Ponderato leggero Parte, lunghi nuclei, piccoli fori o complesse caratteristiche geometriche, l'aggiunta di vibrazioni ad ultrasuoni a uno strumento di rettifica del diamante migliora l'efficienza e aumenta lo strumento Vita. I produttori che utilizzano i centri di lavorazione ad ultrasuoni possono sperimentare un maggiore throughput dei componenti ceramici mentre spendendo meno tempo e denaro acquistando nuovi strumenti.

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