meilleur moyen d'usiner des matériaux céramiques

La technologie d'usinage par ultrasons peut aider les fabricants à améliorer le débit pour la céramique avancée Composants.

De Next-génération Dômes de missile pour systèmes de défense aux composants des implants de la hanche pour l'industrie médicale, les propriétés mécaniques des matériaux céramiques leur font eux Idéal pour une large gamme de Applications. matériaux céramiques tels que l'oxyde d'aluminium (alumine) et le nitrure de silicium possèdent de nombreuses qualités: La ténacité extrême, la capacité de supporter des températures élevées et une résistance à la corrosion chimique, juste pour nommer un Peu. Ces Propriétés, et d'autres, rendent la céramique attrayante pour les concepteurs qui ont besoin de composants avec une durabilité exceptionnelle. Malheureusement, ceux Les mêmes propriétés présentent également des problèmes de fabrication qui peuvent être difficiles à surmonter sans la technologie appropriée.

Les composants en verre optique plus doux peuvent être efficacement fabriqués avec ordinateur commandé numériquement (CNC) machines-outils utilisant un outil de coupe rotatif imprégné de diamants. Cependant, quand Appliquer cette méthode à la céramique, les outils de coupe portent à un tarif beaucoup plus rapide depuis L'outil et la pièce entraînent des forces plus grandes en raison de la dureté du matériau. À Compensez la force accrue, les opérateurs de machines doivent augmenter la vitesse de la broche de l'outil tout en diminuant la vitesse d'alimentation de coupe (la vitesse de la vitesse à laquelle l'outil est déplacé dans la partie En fin de compte, cela entraîne des temps de cycle plus longs et moins efficacité.

Usinage à ultrasons

une technique connue sous le nom de Ultrasons-assisté L'usinage peut aider à surmonter les défis associés au traditionnel CNC usinage. Usinage à ultrasons Centres * Incorporer la technologie à Cotation-efficacement Céramique de la machine Composants. L'usinage par ultrasons implique l'ajout d'un haut-et-bas oscillation à l'outil rotatif, qui permet une découpe plus libre de ces très dur matériaux.

L'amplitude des oscillations est petite (micromètres) mais efficace dans l'élimination du matériel quand L'outil oscille à son idéal fréquence. Entretien de la fréquence idéale, mesurée en kilohertz (KHz), garantit que la machine est performante à l'efficacité la plus élevée et produisant des résultats prévisibles.

PROPRIÉTAIRE LOGICIEL ** Détermine la fréquence d'oscillation idéale pour chaque outil en effectuant un balayage de fréquence pendant le la configuration initiale Le balayage de fréquence identifie la fréquence optimale (typiquement entre 20 et 40 kHz) en analysant la taille, la forme et la masse de l'outil utilisée pour le Job. Une fois que la fréquence idéale est déterminée et que le cycle commence, le logiciel ajuste automatiquement la fréquence pendant laquelle la pièce est usinée afin de maintenir l'usinage ultrasonique de pointe Performance. Le changement de fréquence peut aller de quelques hertz à des centaines de Hertz, en fonction de la variation des conditions d'usinage Quand L'outil est en contact avec la partie.

Les processus d'usinage avancés pour matériaux céramiques durs fournissent les suivants Avantages:

forces considérablement réduites sur la pièce et l'outil pendant L'usinage, qui permet aux opérateurs la liberté d'augmenter les vitesses de traitement et de réduire les taux d'alimentation

Temps de cycle réduits, comparés à la norme Meulage / Fraisage Machines

L'usure de l'outil minimal et une durée de vie plus longue à la suite de la force réduite de la pièce et de l'outil

précision accrue des composants usinés en raison de la vie d'outil plus prévisible

Coûts d'outillage réduits

Des vitesses de broche réduites, en particulier pour les trous aussi petits que 007 in.

De plus, l'usinage par ultrasons a montré une qualité de surface améliorée par rapport à la norme CNC Meulage / Fraisage. Ceci est particulièrement important quand Un processus de polissage ultérieur est nécessaire pour atteindre la partie nécessaire Spécifications. Plus le partie de la partie La forme de la surface et la rugosité sont après le processus de mouture, moins il faudra la durée to polonais.

Tests et résultats

Des tests approfondis ont montré Comment L'utilisation de la technologie d'usinage par ultrasons peut augmenter l'efficacité de la fabrication de la céramique Matériaux. Dans certains cas, les temps de cycle ont été réduits de 50% 50% ou plus quand par rapport à la norme CNC usinage. Deux essais ont été récemment effectués pour évaluer les capacités de l'usinage à ultrasons dans des scénarios de coupe différentes

Le premier test impliquait l'usinage ultrasonique de alumine. La famille d'alumine de céramique technique est regroupée en fonction de la pureté Niveaux. L'alumine de pureté supérieure est idéale pour les applications plus exigeantes.1 À Mesurez l'avantage de l'usinage à ultrasons, des poches circulaires qui avaient chacun un diamètre de 16 mm et une profondeur de 50 mm ont été usinées dans alumine. En ajoutant une assistance à ultrasons à un 12,7 mm Diamètre Diamond Outil, la broche a été réglée sur 8 511 tr / min avec un taux d'alimentation programmé de 1 650 mm / min. Chaque poche a été complétée dans une période de cycle de 6 min et 30 Sec. En comparaison, usinage l'un des ces trous utilisant un CNC classique La fraiseuse a pris plus de 1 heure et nécessitait l'outil après chaque trou en raison d'une usure excessive L'outil Diamond utilisé sur la machine à ultrasons a montré très peu d'usure après la production de 12 trous.

Le deuxième test a été fait pour déterminer l'efficacité de l'usinage par ultrasons sur le silicium nitrure. Le nitrure de silicium a une structure de grain unique qui lui permet non seulement d'avoir une ténacité extrêmement élevée, mais également un choc thermique exceptionnellement élevé Résistance.2 Dans ce test, A 4 mm Perceuse à base de diamant effectuée une alimentation à axe z droit dans la pièce pour créer un trou avec une profondeur de 13 mm. Avec une assistance à ultrasons, les paramètres de forage de base comprenaient une vitesse de broche de 6 511 tr / min et une vitesse d'alimentation de 1 mm / min. Bien que a 1 mm / min Le taux d'alimentation semble petit, il est idéal compte tenu de la dureté extrême du silicium nitrure. à ces Paramètres, le temps de cycle total pour compléter le trou était de 15 min, trois fois plus rapide que Standard CNC usinage.

Capacités élargies

Au fur et à mesure que le marché des composants céramiques continue de croître, il est important que les fabricants soient équipés de la dernière technologie. Les centres d'usinage par ultrasons offrent plus de capacités que Standard CNC Meulage / Fraisage machines et sont idéaux pour une variété de applications. Si Le besoin implique un pondéré par la lumière Partie, longs cœurs, petits trous ou fonctionnalités géométriques complexes, ajout de vibrations ultrasoniques à un outil de meulage de diamants améliore l'efficacité et augmente la vie. Les fabricants utilisant des centres d'usinage par ultrasons peuvent subir un plus grand débit de composants en céramique tout en dépensant moins de temps et d'argent à acheter de nouveaux outils.

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