MATERIALE CERAMICE PENTRU MAȘINI
Tehnologia de prelucrare cu ultrasunete poate ajuta producătorii să sporească performanța pentru componentele ceramice avansate.
De la cupole de rachete de generație următoare pentru sisteme de apărare la componente de implant de șold pentru industria medicală, proprietățile mecanice ale materialelor ceramice le fac ideale pentru o gamă largă de aplicații. Materialele ceramice, cum ar fi oxidul de aluminiu (alumina) și nitrura de siliciu, posedă multe calități benefice: duritatea extremă, capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate și rezistența la coroziunea chimică, pentru a numi doar câteva. Aceste proprietăți, și altele, fac ceramica atractivă pentru designerii care au nevoie de componente cu durabilitate excepțională. Din păcate, aceleași proprietăți prezintă, de asemenea, provocări de fabricare care pot fi greu de depășit fără o tehnologie adecvată.
Componentele fabricate din sticlă optică mai moale pot fi fabricate eficient cu mașini-unelte cu comandă numerică (CNC) cu ajutorul unui instrument de tăiere rotativ impregnat cu diamante. Cu toate acestea, atunci când se aplică această metodă pentru ceramică, sculele de tăiere se uzură cu mult mai rapidă, deoarece scula și piesa de prelucrat suportă forțe mai mari datorită durității materialului. Pentru a compensa forța crescută, operatorii de mașini trebuie să crească viteza de tăiere a sculei în timp ce reduc viteza de avans a tăierii (viteza cu care se deplasează scula în piesă). În cele din urmă, aceasta conduce la perioade mai lungi de cicluri și la o mai mică eficiență.
Prelucrarea cu ultrasunete
O tehnică cunoscută sub denumirea de prelucrare asistată cu ultrasunete poate ajuta la depășirea provocărilor asociate cu prelucrarea CNC tradițională. Centrele de prelucrare cu ultrasunete * incorporează tehnologia pentru componentele ceramice de mașină cu costuri reduse. Prelucrarea cu ultrasunete implică adăugarea unei oscilații în sus și în jos la sculele rotative, ceea ce permite o tăiere mai liberă a acestor materiale foarte dure.
Amplitudinea oscilațiilor este mică (micrometri), dar eficientă în îndepărtarea materialului atunci când scula oscilează la frecvența sa ideală. Mentinerea frecventei ideale, masurata in kilohertz (kHz), asigura ca masina functioneaza la cea mai mare eficienta si produce rezultate previzibile.
Software-ul proprietar ** determină frecvența optimă de oscilație pentru fiecare instrument, efectuând o maturare de frecvență în timpul configurării inițiale. Frecvența de frecvență identifică frecvența optimă (de obicei între 20 și 40 kHz) analizând mărimea, forma și masa instrumentului utilizat pentru lucrare. Odată ce frecvența ideală este determinată și ciclul începe, software-ul reglează automat frecvența în timp ce piesa este prelucrată pentru a menține performanța maximă de prelucrare cu ultrasunete. Schimbarea frecvenței poate varia de la câteva herte la sute de hertzi, în funcție de schimbarea condițiilor de prelucrare atunci când scula este în contact cu piesa.
Procesele avansate de prelucrare pentru materiale ceramice dure oferă următoarele avantaje:
Reduce în mod semnificativ forțele asupra piesei de prelucrat și a sculei în timpul prelucrării, ceea ce permite operatorilor să crească viteza de prelucrare și să reducă vitezele de avans
Timpuri reduse ale ciclului, comparativ cu mașinile standard de frezat / frezat
Uzură minimă a sculei și durată mai lungă de viață a sculei ca urmare a unei forțe reduse asupra piesei și a sculei
Precizie crescută a componentelor prelucrate datorită duratei de viață a uneltelor mai previzibile
Costuri reduse de scule
Viteze reduse ale axului, în special pentru găuri de până la 0,007 inch.
În plus, prelucrarea cu ultrasunete a demonstrat o calitate îmbunătățită a suprafeței în comparație cu șlefuirea / frezarea standard CNC. Acest lucru este deosebit de important atunci când este necesar un proces ulterior de lustruire pentru a obține specificațiile părții necesare. Cu cât este mai precisă forma suprafeței și rugozitatea părții după procesul de măcinare, cu atât va fi mai puțin timpul necesar pentru a lustrui.
* Cum ar fi seria OptiSonic ™, dezvoltată de OptiPro Systems. ** IntelliSonic ™, dezvoltat de OptiPro Systems.
Teste și rezultate
Testarea detaliată a demonstrat că utilizarea tehnologiei de prelucrare cu ultrasunete poate crește eficiența fabricării materialelor ceramice. În unele cazuri, ciclurile au fost reduse cu 50% sau mai mult în comparație cu prelucrarea CNC standard. Două teste au fost efectuate recent pentru a evalua capacitățile de prelucrare cu ultrasunete în diferite scenarii de tăiere.
Primul test a implicat prelucrarea cu ultrasunete a aluminei. Familia de ceramică tehnică din alumină este grupată în funcție de nivelurile de puritate. O alumină cu puritate superioară este ideală pentru aplicații mai exigente. Pentru măsurarea avantajului prelucrării cu ultrasunete, buzunarele circulare care au fiecare un diametru de 16 mm și o adâncime de 50 mm au fost prelucrate în alumină. Prin adăugarea de asistență cu ultrasunete la o unealtă cu diamant cu diametru de 12,7 mm, tamburul a fost setat la 8,511 RPM, cu o viteză programată de alimentare de 1.650 mm / min. Fiecare buzunar a fost finalizat într-un ciclu de timp de 6 minute și 30 de secunde. Prin comparație, prelucrarea unuia dintre aceste găuri utilizând o mașină de frezat convențională CNC a durat peste 1 oră și a necesitat înlocuirea sculei după fiecare gaură din cauza uzurii excesive. Instrumentul de diamant folosit pe mașină cu ultrasunete a arătat foarte puțin uzură după ce a produs 12 găuri.
Al doilea test a fost făcut pentru a determina eficacitatea prelucrării cu ultrasunete pe nitrura de siliciu. Nitrida de siliciu are o structura unica a granulelor care nu numai ca permite o rezistenta extrem de ridicata dar si o rezistenta exceptionala la socul termic.2 In acest test, un burghiu cu diamant de 4 mm a realizat o alimentare directa a axei Z in piesa pentru a crea o gaura cu o adancime de 13 mm. Cu ajutorul ultrasunetelor, parametrii de foraj ai miezului au inclus o viteză a axului de 6.511 RPM și o viteză de alimentare de 1 mm / min. Deși o rată de alimentare de 1 mm / min pare mică, este ideală având în vedere duritatea extremă a nitridiului de siliciu. La acești parametri, durata totală a ciclului pentru a completa gaura a fost de 15 min, de trei ori mai rapidă decât prelucrarea CNC standard.
Capacități extinse
Deoarece piața componentelor ceramice continuă să crească, este important ca producătorii să fie echipați cu cea mai recentă tehnologie. Centrele de prelucrare ultrasonice oferă mai multe capabilități decât mașinile standard de frezat / frezat CNC și sunt ideale pentru o varietate de aplicații. Indiferent dacă necesitatea implică o parte ponderată la lumină, miezuri lungi, găuri mici sau caracteristici geometrice complexe, adăugarea de vibrații ultrasonice la un instrument de măcinare cu diamant îmbunătățește eficiența și mărește durata de viață a sculei. Producătorii care folosesc centrele de prelucrare cu ultrasunete pot experimenta o cantitate mai mare de componente ceramice, în timp ce cheltuiesc mai puțin timp și bani cumpărați instrumente noi.
Pentru a găsi o MAȘINARE ULTRASONICĂ AUTOMATIZĂ pentru referinta ta?
Clic AUTOMATIZAREA UTILIZARII ULTRASONICE să-l dați seama!
