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Vorsichtsmaßnahmen für die CNC-Bearbeitung von Keramikteilen
Die CNC-Bearbeitung von Keramikteilen zeichnet sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Isolationseigenschaften aus und findet breite Anwendung in der Halbleiter-, Glasfaser-, Laser-, Medizintechnik-, Erdöl-, Metallurgie- und Elektronikindustrie. Mit der industriellen Entwicklung haben sich die Bearbeitungstechnologien für Keramikteile diversifiziert, beispielsweise durch Trockenpressen hochreiner keramischer Rohmaterialien, Hochtemperatursintern und CNC-Fräsen. Die CNC-Bearbeitung gilt jedoch als die am weitesten verbreitete Technologie. Aufgrund der Sprödigkeit von Keramik besteht bei der CNC-Fräsbearbeitung eine hohe Absplitterungsgefahr. Daher erfordert die CNC-Bearbeitung von Keramikteilen fundierte Fachkenntnisse und langjährige Erfahrung. Die Fähigkeit eines CNC-Bearbeitungsbetriebs, Keramikteile zu bearbeiten, spiegelt dessen Kompetenz in der CNC-Bearbeitung wider.
Vorsichtsmaßnahmen für die CNC-Bearbeitung von bearbeitbarer Keramik
Keramik ist sehr hart. Die Härte der meisten Industriekeramiken ist sehr hoch und steht nur Diamant nach. Dies ist der Hauptgrund , warum die CNC-Bearbeitung von Keramikteilen so schwierig ist. Metallische Werkstoffe wie Aluminium und Stahl sind deutlich härter als Keramik, und die Steifigkeit herkömmlicher CNC-Werkzeugmaschinen ist nicht ausreichend. Dies führt zu starken Vibrationen während der Bearbeitung, insbesondere an der Hauptwelle. Die übermäßigen Vibrationen können zum Springen und Brechen des Werkzeugs führen, was dessen Standzeit verkürzt und die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt. Zudem wird die Spindelgenauigkeit reduziert. Die beim Bearbeiten von Keramik entstehenden Späne liegen in Form von Pulver vor und können in Präzisionsteile im Inneren der Maschine gelangen, diese beschädigen (z. B. Schrauben, Führungsschienen) und die Maschinengenauigkeit verringern.
Professionelle bearbeitbare Keramik-CNC-Maschinen sind erforderlich. Die Obergrenze der Geschwindigkeitsbegrenzung der CNC-Maschine für bearbeitbare Keramik ist höher als bei einer gewöhnlichen CNC-Maschine. Im Allgemeinen beträgt die Höchstgeschwindigkeit einer gewöhnlichen CNC-Maschine 24000 U/min, während die Höchstgeschwindigkeit einer Keramik-CNC 36000 U/min erreichen kann, was die CNC-Maschinenbearbeitung solcher Hartkeramiken gut unterstützt und auch die Gesamtstabilität der Maschine verbessert, um Maschinenvibrationen während der Bearbeitung zu verhindern . Bearbeitbare Keramik-CNC-Maschinen erfordern einen mehrfachen Schutz, um zu verhindern, dass das Keramikpulver in die CNC-Maschine gelangt. Es ist notwendig, das Keramikpulver während der Bearbeitung kontinuierlich zu reinigen. Gleichzeitig muss auch das Kühlsystem überprüft werden, da das Kühlsystem für eine Hochgeschwindigkeits-CNC-Maschine sehr wichtig ist.
Professionelle Schneidwerkzeuge sind erforderlich. Die Härte keramischer Materialien ist im Allgemeinen hoch, was die Bearbeitung erschwert. Beispielsweise liegt die Härte von Aluminiumoxid-Keramik zwischen 80° und 90° und wird nur von Diamant übertroffen, und ihre Verschleißfestigkeit ist ebenfalls ziemlich hoch und entspricht dem 266-fachen der von Manganstahl. Es ist 171.5-mal so hoch wie Chromguss und es ist offensichtlich nicht realistisch, es mit dem üblichen Werkzeug aus Wolframstahl zu bearbeiten (die Härte von Wolframstahl liegt zwischen 45°-60°). Wie bereits erwähnt, ist die Härte der meisten keramischen Materialien nur von Diamant übertroffen, sodass die Bearbeitung von Keramik untrennbar mit Diamant verbunden ist. Die für die CNC-Bearbeitung von bearbeitbaren Keramikmaterialien verwendeten Schneidwerkzeuge sind vorzugsweise diamantbeschichtete Werkzeuge, die unter den Schneidwerkzeugen die längste Lebensdauer aufweisen. Bearbeitung der bearbeitbaren Keramik mit diamantbeschichteten Werkzeugen, die sich relativ leicht drehen lassen. Aber wenn Sie qualitativ hochwertige bearbeitbare Keramikteile bearbeiten, ist auch ein erfahrener Bediener mit viel Erfahrung erforderlich.
Eigenschaften von Keramik
Wie andere Materialien haben auch Keramiken ihre einzigartigen Eigenschaften, wie z. B. Keramiken mit ultrahoher Festigkeit, extrem hoher Härte, hohem Elastizitätsmodul, hoher Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit usw. und weit verbreitet in verschiedenen Branchen.
Vorteil Keramik
1：Elektrische Isolatoren: Keramiken sind ausgezeichnete elektrische Isolatoren. Daher wird es in kritischen Isolierdrähten und -komponenten verwendet.
2：Verschleißfestigkeit: Keramik hält sehr hohen Temperaturen stand und widersteht wiederholten und extremen Wärmezyklen und Reibung. Aus diesem Grund eignen sie sich für Maschinenteile, die Reibung erfordern, wie z. B. Lager.
3. Korrosionsbeständig: Sie sind chemisch inert; Keramik reagiert nicht mit anderen Chemikalien und schützt daher empfindliche Instrumente vor Verunreinigungen.
4. Überlegene Härte und Festigkeit: Keramiken sind für ihre unglaubliche Härte und Festigkeit bekannt. Sie haben im Vergleich zu den meisten modernen technischen Legierungen ein sehr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Dichte.
5. Farbe: Keramik kann die Farbe länger halten. Wenn Sie keramisches Material bemalen, bleibt die Farbe an der Oberfläche haften und wird jahrelang nicht abgewaschen.
6. Leicht zu reinigen: Die Keramik behält keine Rückstände und Gerüche von Chemikalien. Sie sind schmutzabweisend und sehr leicht zu reinigen.
Nachteil von Keramik
1. Niedrige Zugfestigkeit: niedriger als Metall. Daher werden Metalle normalerweise für Teile bevorzugt, die eine hohe Zugfestigkeit erfordern.
2. Hohe Sprödigkeit: Im Vergleich zu Metallen sind Keramiken spröde und haben eine sehr geringe Duktilität. Keramik kann brechen, wenn sie von einem schweren Gegenstand getroffen wird, und dauerhafte Schäden verursachen.
3. Es ist schwierig, die Maßtoleranz von Keramik während der Bearbeitung zu kontrollieren.
Anwendung von Keramikteilen
Die physikalischen, chemischen und einzigartigen Eigenschaften von Keramik haben viele unersetzliche Teile für verschiedene Industrien geliefert und hohe Errungenschaften erzielt, nämlich Haltbarkeit und hervorragende Härteeigenschaften. Im Folgenden finden Sie eine Einführung in die Anwendungsbeispiele der CNC-Bearbeitung von Keramikteilen in einigen Branchen.
Medizinische Anwendungen. Mediziner können diese speziellen Keramikarten ohne Nebenwirkungen in den menschlichen Körper implantieren. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind zahnmedizinische Anwendungen, bei denen Zähne aus Keramik, beispielsweise Zirkonoxid, als Ersatz für natürliche Zähne verwendet werden.
l Industrielle Anwendung. Komplexe, hochpräzise Keramikteile haben sich auch im industriellen Bereich bewährt. Keramikteile weisen eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit auf und können in kritischen Bereichen über lange Zeit eingesetzt werden.
l Elektronische Anwendungen. Keramische Bauteile mit elektrischer Isolierung sind eine bessere Wahl zum Schutz vor elektrischen Gefahren.
Wie führt man eine CNC-Bearbeitung für die Keramik durch?
Die Bearbeitung von Rohkeramik ist schwieriger, wenn diese bereits gesintert ist, da Späne und größere Teile umherfliegen. Keramikbauteile lassen sich am effizientesten im „grünen“, verdichteten Zustand oder im vorgebrannten Rohzustand vor dem endgültigen Sintern bearbeiten. Im Allgemeinen können vorgesinterte Keramikteile durch Fräsen, Bohren, Drehen und andere Verfahren bearbeitet werden. Für die Bearbeitung vorgesinterter Keramik werden Schneidwerkzeuge aus Titannitrid (TiN)-beschichtetem Stahl, Hartmetall-Schneidwerkzeuge und polykristalline Diamant-Schneidwerkzeuge (PKD) eingesetzt.
Schleifen. Das Schleifen ist das gebräuchlichste Bearbeitungsverfahren. Keramik lässt sich am besten mit einem flüssigen Kühlmittel bearbeiten, um die Schleiffläche zu schmieren. Für Sinterkeramik werden vorzugsweise kunstharzgebundene Schleifscheiben verwendet, bei denen synthetische oder natürliche Diamanten unterschiedlicher Korngröße in verschiedenen Konzentrationen in Polymerharze eingepresst sind. Mithilfe von Schleifscheiben lassen sich Keramikteile auf Hochglanz polieren.
Ich lasse mehr Bearbeitungszugabe . Das Werkstück wird mit größerer Zugabe CNC-gefräst und anschließend mit einer Schleifmaschine geschliffen, um ein Präzisionskeramikteil herzustellen.
l Doppelseitige Bearbeitung. Bearbeiten Sie zunächst die Keramikseite bis etwa zur Hälfte, entnehmen Sie das Werkstück, drehen Sie es um und bearbeiten Sie die andere Seite. Diese Methode hat Nachteile, da die Positionskoordinaten der beiden Spannvorrichtungen nicht exakt übereinstimmen können. Daher kann es beim Zusammenfügen der beiden Seiten zu einer leichten Fehlausrichtung kommen. Diese ist jedoch gering und in den meisten Fällen akzeptabel.
Tipps zum Entwerfen von Keramikteilen
Beim Entwerfen von Keramikteilen müssen Sie bestimmte inhärente Eigenschaften von Keramik berücksichtigen. Beachten Sie, dass Keramik sehr spröde ist. Daher ist es wichtig, Stress nicht auf bestimmte Punkte zu fokussieren. Die Beherrschung der Kunst des Entwerfens von Keramikteilen hilft bei der CNC-Bearbeitung:
l Zugspannung in Druckspannung umwandeln: Dadurch kann das Material mehr Spannung aufnehmen, ohne zu brechen.
l Vermeiden Sie lange, scharfe Kanten.
l Verwenden Sie kreisförmige Designs anstelle von ovalen.
l Stellen Sie sicher, dass die Löcher nicht zu dicht beieinander liegen.
l Vermeiden Sie plötzliche Querschnittsänderungen.
l Vermeiden Sie komplexe Wanddesigns und -formen und verwenden Sie stattdessen einfache.
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