melhor maneira de usinar materiais cerâmicos

A tecnologia de usinagem ultra-sônica pode ajudar os fabricantes a melhorar o rendimento para componentes avançados de cerâmica

De próxima geração Domes de mísseis para sistemas de defesa para os componentes do implante de quadril para a indústria médica, as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos fazem Ideal para uma ampla gama de aplicações. materiais cerâmicos, como óxido de alumínio (Alumina) e nitreto de silício possui muitos benéficos qualidades: Tempereza extrema, a capacidade de resistir a altas temperaturas e resistência à corrosão química, apenas para citar um poucos. Estes Propriedades, e outros, tornam a cerâmica atraente para designers que precisam de componentes com excepcional durabilidade. Infelizmente, aqueles As mesmas propriedades também apresentam desafios de fabricação que podem ser difíceis de superar sem a tecnologia apropriada.

Componentes feitos de vidro óptico mais macio podem ser efetivamente fabricados com computador numericamente controlado (CNC) Máquinas-ferramentas usando uma ferramenta de corte rotativa impregnada com diamantes. No entanto, quando Aplicando este método para cerâmica, ferramentas de corte desgaste a uma taxa muito mais rápida desde A ferramenta e a peça de trabalho suportam maiores forças devido à dureza do material Para . Compensar a força aumentada, os operadores de máquinas devem aumentar a velocidade do fuso da ferramenta, diminuindo a taxa de alimentação de corte (a velocidade à qual a ferramenta é movida para a parte superior). Em última análise, isso resulta em tempos de ciclo mais longos e menos eficiência.

usinagem ultra-sônica

uma técnica conhecida como Ultrassonic-Assisted A usinagem pode ajudar a superar os desafios associados ao tradicional CNC usinagem. Ultrasonic usinagem Centros * incorporar tecnologia para econômica máquina cerâmica componentes. Ultrasonic usinagem envolve adicionar um up-and down oscilação para a ferramenta rotativa, que permite um corte mais livre de estes Muito difícil materiais.

A amplitude das oscilações é pequena (micrômetros) mas eficaz na remoção de material quando A ferramenta é oscilante em sua frequência ideal. Manter a frequência ideal, medida em quilohertz (KHz), garante que a máquina esteja realizada na maior eficiência e produzindo resultados previsíveis.

Proprietário Software ** determina a freqüência de oscilação ideal para cada ferramenta, realizando uma varredura de frequência durante a instalação inicial A varredura de frequência identifica a frequência ideal (tipicamente entre 20 e 40 KHZ) Ao analisar o tamanho, a forma e a massa da ferramenta sendo utilizadas para o trabalho Depois que a frequência ideal é determinada e o ciclo é iniciado, o software ajusta automaticamente a frequência enquanto a peça está sendo usinada para manter o pico de usinagem ultra-sônica Performance. A mudança na frequência pode variar de alguns hertz a centenas de Hertz, dependendo da mudança nas condições de usinagem quando A ferramenta está em contato com a parte Parte.

Processos avançados de usinagem para materiais cerâmicos duros proporcionam os seguintes Benefícios:

forças significativamente reduzidas na peça de trabalho e ferramenta durante Usinagem, que permite aos operadores a liberdade de aumentar as velocidades de processamento e as taxas de alimentação de corte

Tempos de ciclo reduzidos, em comparação com o padrão moagem / moagem máquinas

Desgaste mínimo da ferramenta e a vida mais longa da ferramenta como resultado da força reduzida na peça e na ferramenta

aumento da precisão dos componentes usinados devido à vida útil mais previsível da ferramenta

Custos de ferramentas reduzidos

Velocidades reduzidas do fuso, especialmente para furos tão pequenos quanto 0,007 In.

Além disso, a usinagem ultra-sônica mostrou melhor qualidade de superfície em comparação com o padrão CNC moagem / moagem. Isso é especialmente importante quando Um processo de polimento subseqüente é necessário para atingir a parte necessária especificações. Quanto mais precise, a parte A forma de superfície e a rugosidade são após o processo de moagem, menos tempo levará para polonês.

testes e resultados

testes completos mostrados Como Usar a tecnologia de usinagem ultra-sônica pode aumentar a eficiência de fabricação de materiais cerâmicos. Em alguns casos, os tempos de ciclo foram reduzidos por 50% ou mais Quando comparado ao padrão CNC usinagem. Dois testes foram recentemente conduzidos para avaliar as capacidades de usinagem ultra-sônica em diferentes cenários de corte.

O primeiro teste envolveu usinagem ultra-sônica de alumina. A família da alumina de cerâmica técnica é agrupada de acordo com a pureza níveis. Alumina de pureza maior é ideal para mais exigentes Aplicativos.1 Para . Meça o benefício da usinagem ultra-sônica, bolsos circulares que cada um teve um diâmetro de 16 mm e uma profundidade de 50 mm foram usinados em alumina. Adicionando assistência ultrassônica a um 12,7-mm Diameter Diamond Tool, o fuso foi definido para 8.511 rpm com uma taxa de alimentação programada de 1.650 mm / min. Cada bolso foi concluído em um tempo de ciclo de 6 min e 30 seg. por comparação, usinando um dos estes furos usando um convencional CNC A fresadora levou mais de 1 hora e exigia que a ferramenta seja substituída após cada orifício devido ao desgaste excessivo. A ferramenta de diamante usada na máquina ultra-sônica mostrou muito pouco roupa depois de produzir 12 buracos.

O segundo teste foi feito para determinar a eficácia da usinagem ultra-sônica no silício nitreto. O nitreto de silício tem uma estrutura de grãos exclusiva que não só permite que tenham tenacidade extremamente alta, mas também excepcionalmente choque térmico. Resistência.2 Neste teste, A 4-mm Broca do núcleo de diamante realizou um reto eixo z alimentam-se na parte para criar um buraco com uma profundidade de 13 mm. Com assistência ultrassônica, os parâmetros de perfuração do núcleo incluíram uma velocidade do fuso de 6.511 rpm e uma taxa de alimentação de 1 mm / min. Embora um 1 mm / min A taxa de alimentação parece pequena, é ideal, dada a extrema dureza de silício nitreto. em estes Parâmetros, o tempo total de ciclo para completar o buraco foi de 15 min, três vezes mais rápido do que Padrão CNC usinagem.

capacidades expandidas

Como o mercado de componentes cerâmicos continua a crescer, é importante que os fabricantes estejam equipados com a mais recente tecnologia Centros de usinagem ultra-sônica fornecem mais capacidades do que Padrão CNC moagem / moagem máquinas e são ideais para uma variedade de aplicações. Se A necessidade envolve um ponderado à luz Parte, núcleos longos, pequenos orifícios ou recursos geométricos complexos, adicionando vibração ultra-sônica a uma ferramenta de moagem de diamante aumenta a eficiência e aumenta a ferramenta Life. Os fabricantes que usam centros de usinagem ultra-sônica podem experimentar maior taxa de transferência de componentes cerâmicos enquanto passam menos tempo e dinheiro comprando novas ferramentas.

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