MÀQUINING MATERIALS CERÀMICS TANSOS
La tecnologia de mecanitzat ultrasònic pot ajudar els fabricants a millorar el rendiment dels components ceràmics avançats.
Des de les cúpules de míssils de nova generació per a sistemes de defensa fins a components d'implants de maluc per a la indústria mèdica, les propietats mecàniques dels materials ceràmics els fan ideals per a una àmplia gamma d'aplicacions. Els materials ceràmics com l'òxid d'alumini (alúmina) i el nitruro de silici tenen moltes qualitats beneficioses: la duresa extrema, la capacitat de suportar altes temperatures i la resistència a la corrosió química, només per nomenar alguns. Aquestes propietats, entre d'altres, fan que la ceràmica sigui atractiva per als dissenyadors que necessiten components amb una durabilitat excepcional. Malauradament, aquestes mateixes propietats també presenten reptes de fabricació que poden ser difícils de superar sense la tecnologia adequada.
Els components fabricats amb un vidre òptic més suau es poden fabricar de manera efectiva amb màquines-eina de control numèric (CNC) que utilitzen una eina de tall giratòria impregnada de diamants. Tanmateix, quan s'aplica aquest mètode a la ceràmica, les eines de tall es desgasten a un ritme molt més ràpid ja que l'eina i la peça de treball suporten majors forces a causa de la duresa del material. Per compensar l'augment de la força, els operadors de màquines han d'augmentar la velocitat del cargol de l'eina mentre disminueix la velocitat d'alimentació de tall (la velocitat a la qual l'eina es mou a la part). En definitiva, això es tradueix en temps de cicle més llargs i amb menys eficiència.
Mecanitzat ultrasònic
Una tècnica coneguda com mecanitzat amb ultrasons pot ajudar a superar els reptes associats amb el mecanitzat tradicional de CNC. Centres de mecanitzat ultrasònics * incorporen tecnologia a components ceràmics de màquina de forma rendible. El mecanitzat ultrasònic consisteix a afegir una oscil·lació ascendent a l'eina rotativa, que permet un tall més lliure d'aquests materials molt durs.
L'amplitud de les oscil·lacions és petita (micròmetres), però és eficaç en l'eliminació de material quan l'eina oscil·la a la seva freqüència ideal. Mantenir la freqüència ideal, mesurat en kilohertz (kHz), garanteix que la màquina es realitzi amb la màxima eficiència i produeix resultats previsibles.
El software patentat ** determina la freqüència d'oscil·lació ideal per a cada eina realitzant un escombrat de freqüència durant la configuració inicial. L'escombrat de freqüència identifica la freqüència òptima (generalment entre 20 i 40 kHz) analitzant la grandària, la forma i la massa de l'eina que s'utilitza per al treball. Una vegada que es determina la freqüència ideal i s'inicia el cicle, el programari ajusta automàticament la freqüència mentre s'està mecanitzant la peça per mantenir el rendiment màxim de mecanitzat ultrasònic. El canvi de freqüència pot variar d'uns pocs hertz a centenars d'hertz, depenent del canvi en les condicions de mecanitzat quan l'eina estigui en contacte amb la part.
Els processos avançats de mecanitzat de materials ceràmics durs ofereixen els següents beneficis:
Forces significatives reduïdes a la peça i eina durant el mecanitzat, que permet als operaris augmentar la velocitat de processament i reduir les taxes d'alimentació
Temps reduïts de cicle, en comparació amb les mòltes estàndard
Desgast mínim de l'eina i una vida més llarga de l'eina com a conseqüència de la reducció de la força a la peça i l'eina
Major precisió dels components mecanitzats a causa de la vida d'una eina més predictible
Reducció dels costos d'utillatge
Velocitat de cargol reduïda, especialment per a forats tan petits com .007 in.
A més, el mecanitzat d'ultrasons ha demostrat una millor qualitat superficial en comparació amb la mòlta / fresat estàndard de CNC. Això és especialment important quan es requereix un procés de polit posterior per aconseguir les especificacions necessàries de la peça. Com més precisa sigui la forma superficial i la rugositat de la peça després del procés de molar, menys temps es trigarà a polir.
* Com la sèrie OptiSonic ™, desenvolupada per OptiPro Systems. ** IntelliSonic ™, desenvolupat per OptiPro Systems.
Proves i resultats
Les proves exhaustives han demostrat com utilitzar la tecnologia de mecanitzat ultrasònic pot augmentar l'eficiència de fabricació de materials ceràmics. En alguns casos, els temps de cicle es van reduir en un 50% o més quan es va comparar amb el mecanitzat estàndard de CNC. Recentment s'han dut a terme dues proves per avaluar les capacitats del mecanitzat ultrasò en diferents escenaris de tall.
La primera prova va consistir en mecanitzar ultrasons d'alúmina. La família d'alúmina de ceràmica tècnica s'agrupa segons els nivells de puresa. L'alúmina de major puresa és ideal per a aplicacions més exigents. Per mesurar el benefici del mecanitzat ultrasònic, es mecanitzen bosquets circulars cadascun amb un diàmetre de 16 mm i una profunditat de 50 mm. En afegir assistència ultrasònica a una eina de diamant de 12,7 mm de diàmetre, l'eix es va fixar en 8.511 RPM amb una velocitat de transmissió programada de 1.650 mm / min. Cada butxaca es va completar en un temps de cicle de 6 minuts i 30 segons. En comparació, la mecanització d'un d'aquests forats mitjançant una fresadora CNC convencional es va fer més d'1 hora i va requerir que l'eina es reemplacés després de cada forat a causa d'un desgast excessiu. L'eina de diamant utilitzada en la màquina d'ultrasons va mostrar molt poc desgast després de produir 12 forats.
La segona prova es va fer per determinar l'efectivitat del mecanitzat ultrasònic sobre el nitrur de silici. El nitruro de silici té una estructura de gra única que no només li permet tenir una duresa extremadament alta, sinó també una resistència al xoc tèrmic excepcionalment alta. En aquesta prova, un trepant de nucli de diamant de 4 mm realitza un aliment d'eix recte en la part per crear un forat amb una profunditat de 13 mm. Amb assistència d'ultrasons, els paràmetres de perforació bàsics incloïen una velocitat de cargol de 6.511 RPM i una velocitat d'alimentació d'1 mm / min. Encara que una velocitat d'alimentació d'1 mm / min sembla petita, és ideal tenint en compte l'extrema duresa del nitruro de silici. En aquests paràmetres, el temps de cicle total per completar el forat era de 15 minuts, tres vegades més ràpid que el mecanitzat estàndard de CNC.
Capacitats expandides
A mesura que el mercat dels components ceràmics continua creixent, és important que els fabricants estiguin equipats amb l'última tecnologia. Els centres de mecanitzat d'ultrasons aporten més capacitats que les fresadores / fresadores estàndard de CNC i són ideals per a diverses aplicacions. Si la necessitat implica una part ponderada lleugera, nuclis llargs, forats petits o característiques geomètriques complexes, l'addició de vibració ultrasònica a una eina de mòlta de diamant millora l'eficiència i augmenta la vida útil de l'eina. Els fabricants que utilitzen centres de mecanitzat d'ultrasons poden experimentar un major rendiment dels components ceràmics mentre es dediquen menys temps i diners a comprar noves eines.
Per trobar una MAQUINÀRIA ULTRASÒNICA D'AUTOMATITZACIÓ per la teva referència?
Feu clic MAQUINACIÓ ULTRASÒNICA D'AUTOMATITZACIÓ per adonar-se'n!
