ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΙΚΑ ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ
Η τεχνολογία επεξεργασίας υπερήχων μπορεί να βοηθήσει τους κατασκευαστές να βελτιώσουν τη διακίνηση για προηγμένα κεραμικά εξαρτήματα.
Από τους πυραυλικούς θόλους επόμενης γενιάς για τα αμυντικά συστήματα μέχρι τα συστατικά εμφυτεύματος ισχίου για την ιατρική βιομηχανία, οι μηχανικές ιδιότητες των κεραμικών υλικών τους καθιστούν ιδανικούς για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Τα κεραμικά υλικά όπως το οξείδιο του αργιλίου (αλουμίνα) και το νιτρίδιο του πυριτίου έχουν πολλές ευεργετικές ιδιότητες: εξαιρετική ανθεκτικότητα, ικανότητα αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες και αντοχή στη χημική διάβρωση, για να αναφέρουμε μόνο μερικά. Αυτές οι ιδιότητες, και άλλες, καθιστούν τα κεραμικά ελκυστικά για τους σχεδιαστές που χρειάζονται εξαρτήματα με εξαιρετική ανθεκτικότητα. Δυστυχώς, αυτές οι ίδιες ιδιότητες παρουσιάζουν επίσης κατασκευαστικές προκλήσεις που δύσκολα μπορούν να ξεπεραστούν χωρίς την κατάλληλη τεχνολογία.
Τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από μαλακότερο οπτικό γυαλί μπορούν να κατασκευαστούν αποτελεσματικά με ηλεκτρονικά ελεγχόμενα (CNC) μηχάνημα, χρησιμοποιώντας ένα περιστρεφόμενο εργαλείο κοπής εμποτισμένο με διαμάντια. Ωστόσο, κατά την εφαρμογή αυτής της μεθόδου στην κεραμική, τα εργαλεία κοπής φθείρονται με πολύ ταχύτερο ρυθμό, αφού το εργαλείο και το τεμάχιο εργασίας υφίστανται μεγαλύτερες δυνάμεις λόγω της σκληρότητας του υλικού. Για να αντισταθμιστεί η αυξημένη δύναμη, οι χειριστές μηχανών πρέπει να αυξήσουν την ταχύτητα του εργαλείου στρέψης ενώ μειώνουν την ταχύτητα τροφοδοσίας κοπής (την ταχύτητα με την οποία το εργαλείο μετακινείται στο τμήμα). Τελικά, αυτό έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερους χρόνους κύκλου και λιγότερη απόδοση.
Υπερήχων Μηχανική
Μια τεχνική γνωστή ως κατεργασία με υπερήχους μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση των προκλήσεων που σχετίζονται με την παραδοσιακή μηχανική κατεργασία με CNC. Κέντρα επεξεργασίας υπερήχων * ενσωματώνουν την τεχνολογία σε οικονομικά αποδοτικά κεραμικά εξαρτήματα μηχανών. Η υπερήχων μηχανική κατεργασία περιλαμβάνει την προσθήκη μιας ταλάντωσης προς τα πάνω και προς τα κάτω στο περιστρεφόμενο εργαλείο, το οποίο επιτρέπει την πιο ελεύθερη κοπή αυτών των πολύ σκληρών υλικών.
Το εύρος των ταλαντώσεων είναι μικρό (μικρόμετρα) αλλά είναι αποτελεσματικό στην αφαίρεση υλικού όταν το εργαλείο ταλαντώνεται στην ιδανική του συχνότητα. Η διατήρηση της ιδανικής συχνότητας, μετρούμενη σε kilohertz (kHz), εξασφαλίζει ότι η μηχανή λειτουργεί με την υψηλότερη απόδοση και παράγει προβλέψιμα αποτελέσματα.
Το ιδιόκτητο λογισμικό ** καθορίζει την ιδανική συχνότητα ταλάντωσης για κάθε εργαλείο εκτελώντας μια σάρωση συχνότητας κατά τη διάρκεια της αρχικής ρύθμισης. Η συχνότητα σάρωσης προσδιορίζει τη βέλτιστη συχνότητα (συνήθως μεταξύ 20 και 40 kHz) αναλύοντας το μέγεθος, το σχήμα και τη μάζα του εργαλείου που χρησιμοποιείται για την εργασία. Μόλις προσδιοριστεί η ιδανική συχνότητα και ξεκινήσει ο κύκλος, το λογισμικό ρυθμίζει αυτόματα τη συχνότητα ενώ το τμήμα είναι μηχανουργικό ώστε να διατηρηθεί η μέγιστη απόδοση υπερήχων. Η μετατόπιση της συχνότητας μπορεί να κυμαίνεται από λίγα hertz έως εκατοντάδες hertz, ανάλογα με τη μεταβολή των συνθηκών κατεργασίας όταν το εργαλείο έρχεται σε επαφή με το τμήμα.
Οι προηγμένες διαδικασίες επεξεργασίας για σκληρά κεραμικά υλικά παρέχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
Σημαντικά μειωμένες δυνάμεις επί του τεμαχίου και του εργαλείου κατά την κατεργασία, που επιτρέπει στους χειριστές την ελευθερία να αυξάνουν τις ταχύτητες επεξεργασίας και να μειώνουν τις ταχύτητες τροφοδοσίας
Μειωμένοι χρόνοι κύκλου, σε σύγκριση με τις συνήθεις μηχανές λείανσης / φρεζαρίσματος
Ελαχιστοποιημένη φθορά εργαλείων και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εργαλείου, ως αποτέλεσμα της μειωμένης δύναμης του εξαρτήματος και του εργαλείου
Αύξηση της ακρίβειας των κατεργασμένων εξαρτημάτων λόγω της πιο προβλέψιμης διάρκειας ζωής του εργαλείου
Μειωμένο κόστος εργαλείων
Μειωμένες ταχύτητες ατράκτου, ειδικά για τρύπες τόσο μικρές όσο 0,007 ίντσες.
Επιπλέον, η κατεργασία υπερήχων έχει δείξει βελτιωμένη ποιότητα επιφάνειας σε σύγκριση με την τυπική άλεση / άλεση CNC. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν απαιτείται μεταγενέστερη διαδικασία στίλβωσης για την επίτευξη των απαραίτητων προδιαγραφών μέρους. Όσο πιο ακριβής είναι η επιφάνεια και η τραχύτητα του τμήματος μετά τη διαδικασία άλεσης, τόσο λιγότερος χρόνος χρειάζεται για να γυαλιστεί.
* Όπως η σειρά OptiSonic ™, η οποία αναπτύχθηκε από την OptiPro Systems. ** IntelliSonic ™, που αναπτύχθηκε από την OptiPro Systems.
Δοκιμές και αποτελέσματα
Οι διεξοδικές δοκιμές έδειξαν πως η χρήση τεχνολογίας υπερήχων μπορεί να αυξήσει την παραγωγική αποτελεσματικότητα των κεραμικών υλικών. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι χρόνοι κύκλου μειώθηκαν κατά 50% ή περισσότερο σε σύγκριση με την κανονική μηχανική κατεργασία με CNC. Δύο δοκιμές διεξήχθησαν πρόσφατα για να αξιολογηθούν οι δυνατότητες υπερήχων μηχανικής κατεργασίας σε διάφορα σενάρια κοπής.
Η πρώτη δοκιμή περιελάμβανε κατεργασία με υπερήχους της αλουμίνας. Η οικογένεια τεχνικής κεραμικής αλουμίνας ομαδοποιείται σύμφωνα με τα επίπεδα καθαρότητας. Η αλουμίνα μεγαλύτερης καθαρότητας είναι ιδανική για πιο απαιτητικές εφαρμογές.1 Για να μετρηθεί το πλεονέκτημα της υπερηχητικής κατεργασίας, κυλινδρικές τσέπες που είχαν διάμετρο 16 mm και βάθος 50 mm κατασκευάστηκαν σε αλουμίνα. Με την προσθήκη βοήθειας με υπερήχους σε εργαλείο διαμαντιού διαμέτρου 12.7 mm, ο άξονας ρυθμίστηκε στις 8.511 σ.α.λ. με προγραμματισμένη ταχύτητα τροφοδοσίας 1.650 mm / min. Κάθε τσέπη ολοκληρώθηκε σε χρόνο κύκλου 6 λεπτών και 30 δευτερολέπτων. Συγκριτικά, η μηχανική κατεργασία μιας από αυτές τις οπές χρησιμοποιώντας ένα συμβατικό φρεζάρισμα CNC έλαβε πάνω από 1 ώρα και απαιτούσε το εργαλείο να αντικατασταθεί μετά από κάθε οπή λόγω υπερβολικής φθοράς. Το εργαλείο διαμαντιών που χρησιμοποιήθηκε στη μηχανή υπερήχων έδειξε πολύ μικρή φθορά μετά την παραγωγή 12 οπών.
Η δεύτερη δοκιμή έγινε για να προσδιοριστεί η αποτελεσματικότητα της κατεργασίας υπερήχων σε νιτρίδιο πυριτίου. Το νιτρίδιο του πυριτίου έχει μια μοναδική δομή κόκκων που όχι μόνο επιτρέπει την εξαιρετικά υψηλή αντοχή, αλλά και την εξαιρετικά υψηλή θερμική αντοχή.2 Σε αυτή τη δοκιμή, ένα τρυπάνι με διαμάντι 4 mm πραγματοποίησε τροφοδοσία με ευθύγραμμο άξονα Ζ στο τμήμα για να δημιουργήσει τρύπα με βάθος 13 mm. Με υπερηχητική βοήθεια, οι παράμετροι γεώτρησης πυρήνα περιλάμβαναν ταχύτητα ατράκτου 6,511 σ.α.λ. και ταχύτητα τροφοδοσίας 1 mm / min. Αν και η ταχύτητα τροφοδοσίας 1 mm / min φαίνεται μικρή, είναι ιδανική δεδομένης της εξαιρετικής σκληρότητας του νιτριδίου του πυριτίου. Στις παραμέτρους αυτές, ο συνολικός χρόνος κύκλου για την ολοκλήρωση της οπής ήταν 15 λεπτά, τρεις φορές γρηγορότερος από την κανονική μηχανική κατεργασία CNC.
Διευρυμένες δυνατότητες
Καθώς η αγορά των κεραμικών εξαρτημάτων συνεχίζει να αυξάνεται, είναι σημαντικό οι κατασκευαστές να είναι εξοπλισμένοι με την τελευταία τεχνολογία. Τα κέντρα κατεργασίας υπερήχων παρέχουν περισσότερες δυνατότητες από τις τυπικές μηχανές λείανσης / φρεζαρίσματος CNC και είναι ιδανικές για ποικίλες εφαρμογές. Είτε η ανάγκη περιλαμβάνει ένα ελαφρύ σταθμισμένο μέρος, μακριούς πυρήνες, μικρές τρύπες ή πολύπλοκα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, προσθέτοντας δόνηση υπερήχων σε ένα εργαλείο άλεσης με διαμάντια, βελτιώνει την απόδοση και αυξάνει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Οι κατασκευαστές που χρησιμοποιούν κέντρα επεξεργασίας υπερήχων μπορούν να βιώσουν μεγαλύτερη απόδοση των κεραμικών εξαρτημάτων, ενώ παράλληλα δαπανούν λιγότερο χρόνο και χρήμα για την αγορά νέων εργαλείων.
Για να βρείτε μια ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΤΙΚΗ ULTRASONIC MACHINING για την αναφορά σας;
Κάντε κλικ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ ΥΛΤΡΑΣΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ να το συνειδητοποιήσουμε!
