OBRÓBKA TOUGH CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW
Ultradźwiękowa technologia obróbki może pomóc producentom zwiększyć przepustowość dla zaawansowanych elementów ceramicznych.
Od kopuł pocisków nowej generacji do systemów obronnych po elementy implantów biodrowych dla przemysłu medycznego, właściwości mechaniczne materiałów ceramicznych sprawiają, że idealnie nadają się do szerokiego zakresu zastosowań. Materiały ceramiczne, takie jak tlenek glinu (tlenek glinu) i azotek krzemu, mają wiele zalet: wyjątkową wytrzymałość, odporność na wysokie temperatury i odporność na korozję chemiczną, aby wymienić tylko kilka. Te właściwości i inne właściwości sprawiają, że ceramika jest atrakcyjna dla projektantów, którzy potrzebują komponentów o wyjątkowej trwałości. Niestety, te same właściwości stwarzają również wyzwania związane z produkcją, które mogą być trudne do pokonania bez odpowiedniej technologii.
Komponenty wykonane z bardziej miękkiego szkła optycznego mogą być skutecznie wytwarzane za pomocą obrabiarek sterowanych numerycznie (CNC) za pomocą obrotowego narzędzia tnącego zaimpregnowanego diamentami. Jednak przy stosowaniu tej metody do ceramiki narzędzia tnące zużywają się znacznie szybciej, ponieważ narzędzie i obrabiany przedmiot wytrzymują większe siły ze względu na twardość materiału. Aby zrekompensować zwiększoną siłę, operatorzy maszyn muszą zwiększyć prędkość obrotową wrzeciona narzędzia, zmniejszając prędkość posuwu skrawania (prędkość, z jaką narzędzie jest przenoszone na część). Ostatecznie skutkuje to dłuższym czasem cyklu i mniejszą wydajnością.
Obróbka ultradźwiękowa
Technika znana jako obróbka ultradźwiękowa pomaga przełamać wyzwania związane z tradycyjną obróbką CNC. Ultradźwiękowe centra obróbcze * wykorzystują technologię, aby ekonomicznie obrabiać elementy ceramiczne. Obróbka ultradźwiękowa polega na dodawaniu do obracającego się narzędzia oscylacji góra-dół, co pozwala na swobodniejsze cięcie tych bardzo twardych materiałów.
Amplituda oscylacji jest mała (mikrometry), ale efektywna w usuwaniu materiału, gdy narzędzie oscyluje z idealną częstotliwością. Utrzymanie idealnej częstotliwości, mierzonej w kilohercach (kHz), zapewnia, że maszyna pracuje z najwyższą wydajnością i zapewnia przewidywalne wyniki.
Opatentowane oprogramowanie ** określa idealną częstotliwość oscylacji dla każdego narzędzia, wykonując przemiatanie częstotliwości podczas początkowej konfiguracji. Przemiatanie częstotliwości identyfikuje optymalną częstotliwość (zwykle pomiędzy 20 a 40 kHz), analizując rozmiar, kształt i masę narzędzia wykorzystywanego do zadania. Po określeniu idealnej częstotliwości i rozpoczęciu cyklu oprogramowanie automatycznie dostosowuje częstotliwość podczas obróbki części, aby utrzymać szczytową wydajność obróbki ultradźwiękowej. Przesunięcie częstotliwości może wahać się od kilku herców do setek herców, w zależności od zmiany warunków obróbki, gdy narzędzie styka się z częścią.
Zaawansowane procesy obróbki twardych materiałów ceramicznych zapewniają następujące korzyści:
Znacznie zmniejszone siły na obrabianym przedmiocie i narzędziu podczas obróbki, co pozwala operatorom na swobodę zwiększania prędkości przetwarzania i szybkości posuwu skrawania
Zredukowane czasy cyklu w porównaniu ze standardowymi maszynami do mielenia / frezowania
Minimalne zużycie narzędzia i dłuższa żywotność narzędzia w wyniku zmniejszenia siły na części i narzędziu
Zwiększona precyzja obrabianych elementów dzięki bardziej przewidywalnej trwałości narzędzia
Zredukowane koszty narzędzi
Zredukowane prędkości wrzeciona, szczególnie przy otworach tak małych jak 0,007 cala.
Ponadto obróbka ultradźwiękowa wykazała lepszą jakość powierzchni w porównaniu ze standardowym szlifowaniem / frezowaniem CNC. Jest to szczególnie ważne, gdy wymagany jest kolejny proces polerowania, aby uzyskać niezbędne specyfikacje części. Im dokładniejszy jest kształt i chropowatość powierzchni części po procesie szlifowania, tym mniej czasu zajmuje szlifowanie.
* Takich jak seria OptiSonic ™, opracowana przez OptiPro Systems. ** IntelliSonic ™, opracowany przez OptiPro Systems.
Testowanie i wyniki
Dokładne testy wykazały, że zastosowanie ultradźwiękowej technologii obróbki może zwiększyć wydajność produkcji materiałów ceramicznych. W niektórych przypadkach czasy cyklu zostały zredukowane o 50% lub więcej w porównaniu ze standardową obróbką CNC. Niedawno przeprowadzono dwa testy, aby ocenić możliwości obróbki ultradźwiękowej w różnych scenariuszach cięcia.
Pierwszy test obejmował obróbkę ultradźwiękową tlenku glinu. Rodzina ceramiki technicznej z tlenku glinu jest pogrupowana według poziomów czystości. Wyższa czystość tlenku glinu jest idealna dla bardziej wymagających zastosowań1. Aby zmierzyć korzyść z obróbki ultradźwiękowej, obie koliste kieszenie, każda o średnicy 16 mm i głębokości 50 mm, zostały obrobione w tlenek glinu. Dodając wsparcie ultradźwiękowe do narzędzia diamentowego o średnicy 12,7 mm, wrzeciono ustawiono na 8,511 obr./min z zaprogramowaną szybkością podawania 1650 mm / min. Każda kieszeń została zakończona w czasie cyklu wynoszącym 6 minut i 30 sekund. Dla porównania, obróbka jednego z tych otworów za pomocą konwencjonalnej frezarki CNC zajęła ponad 1 godzinę i wymagała wymiany narzędzia po każdym otworze z powodu nadmiernego zużycia. Narzędzie diamentowe zastosowane w maszynie ultradźwiękowej wykazuje bardzo małe zużycie po wyprodukowaniu 12 otworów.
Drugi test został przeprowadzony w celu określenia skuteczności ultradźwiękowej obróbki na azotku krzemu. Azotek krzemu ma unikalną strukturę ziarna, która nie tylko pozwala mu mieć wyjątkowo wysoką wytrzymałość, ale także wyjątkowo wysoką odporność na szok termiczny.2 W tym teście wiertło diamentowe o średnicy 4 mm wykonało prosty posuw osi Z w części, aby utworzyć otwór o głębokości 13 mm. Przy pomocy ultradźwięków parametry wiercenia rdzeniowego obejmowały prędkość obrotową wrzeciona 6 511 obrotów na minutę i szybkość podawania 1 mm / min. Chociaż szybkość podawania 1 mm / min wydaje się niewielka, jest idealna biorąc pod uwagę ekstremalną twardość azotku krzemu. Przy tych parametrach całkowity czas cyklu do zakończenia otworu wynosił 15 minut, trzy razy szybciej niż standardowa obróbka CNC.
Rozszerzone możliwości
Ponieważ rynek komponentów ceramicznych stale się rozwija, ważne jest, aby producenci byli wyposażeni w najnowszą technologię. Ultradźwiękowe centra obróbcze zapewniają więcej możliwości niż standardowe szlifierki / frezarki CNC i są idealne do różnorodnych zastosowań. Niezależnie od tego, czy potrzebna jest lekka część, długie rdzenie, małe otwory lub złożone cechy geometryczne, dodanie wibracji ultradźwiękowych do narzędzia diamentowego zwiększa wydajność i zwiększa trwałość narzędzia. Producenci korzystający z ultrasonograficznych centrów obróbczych mogą doświadczyć większej przepustowości elementów ceramicznych, a jednocześnie poświęcić mniej czasu i pieniędzy na zakup nowych narzędzi.
Aby znaleźć AUTOMATYCZNE OBRÓBKI MASZYNOWE w celach informacyjnych?
Kliknij AUTOMATYZACJA OBRÓBKA ULTRADŹWIĘKOWA zrealizować to!
