MACHINING TOUGH CERAMIC MATERIALS
Teknologi pemesinan ultrasonik dapat membantu produsen meningkatkan throughput untuk komponen keramik canggih.
Mulai dari kubah rudal generasi mendatang untuk sistem pertahanan hingga komponen implan pinggul untuk industri medis, sifat mekanis dari bahan keramik membuatnya ideal untuk berbagai aplikasi. Bahan keramik seperti aluminium oksida (alumina) dan silikon nitrida memiliki banyak kualitas yang menguntungkan: ketangguhan ekstrim, kemampuan untuk menahan suhu tinggi, dan ketahanan terhadap korosi kimia, hanya untuk beberapa nama. Sifat-sifat ini, dan lainnya, membuat keramik menarik bagi para desainer yang membutuhkan komponen dengan daya tahan yang luar biasa. Sayangnya, properti-properti yang sama itu juga menghadirkan tantangan manufaktur yang sulit diatasi tanpa teknologi yang tepat.
Komponen terbuat dari kaca optik yang lebih lembut dapat secara efektif diproduksi dengan alat mesin komputer yang dikontrol secara numerik (CNC) menggunakan alat pemotong berputar yang diresapi berlian. Namun, ketika menerapkan metode ini ke keramik, alat pemotong memakai pada tingkat yang jauh lebih cepat karena alat dan benda kerja bertahan kekuatan yang lebih besar karena kekerasan material. Untuk mengimbangi gaya yang meningkat, operator mesin harus meningkatkan kecepatan spindel alat saat menurunkan laju pengumpanan pemotongan (kecepatan saat alat dipindahkan ke bagian). Pada akhirnya, ini menghasilkan waktu siklus yang lebih lama dan efisiensi yang lebih sedikit.
Mesin Ultrasonik
Teknik yang dikenal sebagai pemesinan dibantu ultrasonik dapat membantu mengatasi tantangan yang terkait dengan pemesinan CNC tradisional. Pusat mesin ultrasonik * menggabungkan teknologi ke komponen keramik mesin yang hemat biaya. Pemesinan ultrasonik melibatkan penambahan osilasi naik-turun ke alat putar, yang memungkinkan pemotongan lebih bebas dari material yang sangat keras ini.
Amplitudo osilasi kecil (mikrometer) tetapi efektif dalam menghilangkan material saat alat berosilasi pada frekuensi idealnya. Mempertahankan frekuensi ideal, diukur dalam kilohertz (kHz), memastikan bahwa mesin berkinerja pada efisiensi tertinggi dan menghasilkan hasil yang dapat diprediksi.
Perangkat lunak proprietary ** menentukan frekuensi osilasi ideal untuk setiap alat dengan melakukan sapuan frekuensi selama pengaturan awal. Sapuan frekuensi mengidentifikasi frekuensi optimal (biasanya antara 20 dan 40 kHz) dengan menganalisis ukuran, bentuk, dan massa alat yang digunakan untuk pekerjaan itu. Setelah frekuensi ideal ditentukan dan siklus dimulai, perangkat lunak secara otomatis menyesuaikan frekuensi ketika bagian sedang dikerjakan untuk mempertahankan kinerja mesin ultrasonik puncak. Pergeseran frekuensi dapat berkisar dari beberapa hertz hingga ratusan hertz, tergantung pada perubahan kondisi pemesinan saat alat tersebut bersentuhan dengan bagian tersebut.
Proses pemesinan lanjutan untuk material keramik keras memberikan manfaat berikut:
Secara signifikan mengurangi gaya pada benda kerja dan alat selama pemesinan, yang memungkinkan operator kebebasan untuk meningkatkan kecepatan pemrosesan dan memotong tingkat umpan
Mengurangi waktu siklus, dibandingkan dengan mesin penggilingan / penggilingan standar
Keausan alat minimal dan umur alat lebih panjang sebagai akibat dari berkurangnya gaya pada bagian dan alat
Peningkatan ketepatan komponen mesin karena umur alat yang lebih dapat diprediksi
Mengurangi biaya perkakas
Kecepatan spindel berkurang, terutama untuk lubang sekecil 0,007 inci.
Selain itu, mesin ultrasonik telah menunjukkan peningkatan kualitas permukaan dibandingkan dengan penggilingan / penggilingan CNC standar. Ini sangat penting ketika proses pemolesan berikutnya diperlukan untuk mencapai spesifikasi bagian yang diperlukan. Semakin tepat bentuk permukaan dan kekasarannya setelah proses penggilingan, semakin sedikit waktu yang diperlukan untuk memoles.
* Seperti seri OptiSonic ™, yang dikembangkan oleh OptiPro Systems. ** IntelliSonic ™, dikembangkan oleh OptiPro Systems.
Pengujian dan Hasil
Pengujian menyeluruh telah menunjukkan bagaimana menggunakan teknologi pemesinan ultrasonik dapat meningkatkan efisiensi produksi bahan keramik. Dalam beberapa kasus, waktu siklus dikurangi hingga 50% atau lebih bila dibandingkan dengan pemesinan CNC standar. Dua tes baru-baru ini dilakukan untuk mengevaluasi kemampuan mesin ultrasonik dalam skenario pemotongan yang berbeda.
Tes pertama melibatkan mesin ultrasonik alumina. Keluarga alumina keramik teknis dikelompokkan sesuai dengan tingkat kemurnian. Alumina kemurnian yang lebih tinggi sangat ideal untuk aplikasi yang lebih menuntut.1 Untuk mengukur manfaat dari mesin ultrasonik, kantong bundar yang masing-masing memiliki diameter 16 mm dan kedalaman 50 mm dikerjakan menjadi alumina. Dengan menambahkan bantuan ultrasonik ke alat berlian berdiameter 12,7 mm, spindel ditetapkan menjadi 8,511 RPM dengan tingkat umpan terprogram sebesar 1.650 mm / mnt. Setiap saku diselesaikan dalam waktu siklus 6 menit dan 30 detik. Sebagai perbandingan, pemesinan salah satu lubang ini menggunakan mesin penggilingan CNC konvensional membutuhkan waktu lebih dari 1 jam dan membutuhkan alat untuk diganti setelah setiap lubang karena keausan yang berlebihan. Alat berlian yang digunakan pada mesin ultrasonik menunjukkan keausan yang sangat sedikit setelah menghasilkan 12 lubang.
Tes kedua dilakukan untuk menentukan efektivitas pemesinan ultrasonik pada silikon nitrida. Silikon nitrida memiliki struktur butir unik yang tidak hanya memungkinkan untuk memiliki ketangguhan yang sangat tinggi tetapi juga sangat tahan guncangan termal yang tinggi.2 Dalam pengujian ini, bor inti berlian 4-mm melakukan umpan Z-sumbu lurus ke bagian untuk menciptakan lubang dengan kedalaman 13 mm. Dengan bantuan ultrasonik, parameter pengeboran inti termasuk kecepatan spindle 6,511 RPM dan laju umpan 1 mm / menit. Meskipun tingkat umpan 1 mm / menit tampaknya kecil, sangat ideal diberikan kekerasan ekstrim dari silikon nitrida. Pada parameter ini, total waktu siklus untuk menyelesaikan lubang adalah 15 menit, tiga kali lebih cepat daripada mesin CNC standar.
Kemampuan yang Diperluas
Karena pasar untuk komponen keramik terus tumbuh, penting bahwa produsen dilengkapi dengan teknologi terbaru. Pusat mesin ultrasonik memberikan kemampuan lebih dari mesin penggilingan / penggilingan CNC standar dan ideal untuk berbagai aplikasi. Apakah kebutuhan melibatkan bagian yang ringan, inti panjang, lubang kecil, atau fitur geometrik yang rumit, menambahkan getaran ultrasonik ke alat penggilingan berlian meningkatkan efisiensi dan meningkatkan usia alat. Produsen yang menggunakan pusat mesin ultrasonik dapat mengalami throughput yang lebih besar dari komponen keramik sementara menghabiskan lebih sedikit waktu dan uang untuk membeli alat-alat baru.
Untuk menemukan OTOMASI MESIN ULTRASONIK untuk referensi Anda?
Klik OTOMASI MESIN ULTRASONIK menyadarinya!
