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Précautions pour l'usinage CNC de pièces en céramique
L'usinage CNC de pièces céramiques leur confère des propriétés de haute résistance à la température, à la corrosion et à l'usure, ainsi que des propriétés d'isolation. Elles sont largement utilisées dans les semi-conducteurs, les communications par fibre optique, les lasers, les équipements médicaux, le pétrole, la métallurgie, l'électronique et d'autres secteurs. Avec le développement industriel, les technologies de transformation des pièces céramiques se sont diversifiées : pressage à sec à partir de matières premières céramiques de haute pureté, frittage à haute température et fraisage CNC. L'usinage CNC reste cependant la technologie la plus répandue. La fragilité des matériaux céramiques rend les pièces sujettes à l'écaillage lors du fraisage CNC. C'est pourquoi l'usinage CNC de pièces céramiques exige une expertise pointue et une grande expérience. La capacité d'usiner ces pièces, propre à un atelier d'usinage CNC, témoigne de son savoir-faire.
Précautions pour l'usinage CNC des céramiques usinables
La céramique est extrêmement dure. La dureté de la plupart des céramiques industrielles est très élevée, juste après celle du diamant, ce qui explique la difficulté d'usiner des pièces en céramique par commande numérique. La dureté des métaux comme l'aluminium et l'acier est bien inférieure à celle de la céramique, et la rigidité des machines-outils à commande numérique classiques est insuffisante. Il en résulte d'importantes vibrations pendant l'usinage, notamment au niveau de l'arbre principal. Ces vibrations excessives peuvent provoquer le saut et la rupture de l'outil, réduisant ainsi sa durée de vie et affectant la précision d'usinage. De plus, elles diminuent la précision de la broche. Les copeaux produits lors de l'usinage des céramiques usinables se présentent sous forme de poudre et peuvent pénétrer dans les pièces de précision de la machine, comme les vis et les rails de guidage, et les endommager, réduisant ainsi la précision de la machine.
Des machines CNC professionnelles en céramique usinable sont nécessaires. La limite supérieure de la limite de vitesse de la machine CNC à céramique usinable est supérieure à celle de la machine CNC ordinaire. Généralement, la vitesse maximale de la machine CNC ordinaire est de 24000 tr/min, tandis que la vitesse maximale de la CNC céramique peut atteindre 36000 tr/min, ce qui soutiendra bien la machine CNC usinant de telles céramiques dures, et améliore également la stabilité globale de la machine pour éviter les vibrations de la machine pendant l'usinage. . Les machines CNC à céramique usinable nécessitent une protection multiple pour empêcher la poudre de céramique d'entrer dans la machine CNC. Il est nécessaire de nettoyer la poudre de céramique en continu pendant l'usinage. Dans le même temps, il faut également vérifier le système de refroidissement, car le système de refroidissement est très important pour une machine CNC à grande vitesse.
Des outils de coupe professionnels sont nécessaires. La dureté des matériaux céramiques est généralement élevée, ce qui rend l'usinage difficile. Par exemple, la dureté de la céramique d'alumine est comprise entre 80° et 90, juste derrière le diamant, et sa résistance à l'usure est également assez élevée, équivalente à 266 fois celle de l'acier au manganèse. C'est 171.5 fois celui de la fonte au chrome, et il n'est évidemment pas réaliste de le traiter avec l'outil en acier au tungstène habituel (la dureté de l'acier au tungstène est comprise entre 45° et 60°). Comme mentionné précédemment, la dureté de la plupart des matériaux céramiques est juste derrière le diamant, de sorte que l'usinage de la céramique est indissociable du diamant. Les outils de coupe utilisés pour l'usinage CNC des matériaux céramiques usinables sont de préférence des outils revêtus de diamant, qui ont la plus longue durée de vie parmi les outils de coupe. Usinage de la céramique usinable avec des outils diamantés qui tourne relativement facilement. Mais si vous usinez des pièces en céramique usinables de haute qualité, cela nécessitera également un opérateur expérimenté avec beaucoup d'expérience.
Caractéristiques de la Céramique
Comme d'autres matériaux, la céramique a également ses caractéristiques uniques, telles que la céramique a une résistance ultra-élevée, une dureté extrêmement élevée, un module élastique élevé, une résistance à haute température, une résistance à l'usure, une résistance à la corrosion, une résistance à l'oxydation, une résistance aux chocs thermiques, etc., et largement utilisé dans diverses industries.
Avantage de la céramique
1：Isolateurs électriques : les céramiques sont d'excellents isolants électriques. Par conséquent, il est utilisé dans les fils et composants isolants critiques.
2 : résistance à l'usure : la céramique peut résister à des températures très élevées et peut résister à des cycles thermiques et à des frottements répétés et extrêmes. C'est pourquoi ils conviennent aux pièces de machines qui nécessitent des frottements, comme les roulements.
3. Résistant à la corrosion : Ils sont chimiquement inertes ; la céramique ne réagit pas avec d'autres produits chimiques, elle protège donc les instruments sensibles de la contamination.
4. Dureté et résistance supérieures : La céramique est connue pour sa dureté et sa résistance incroyables. Ils ont des rapports résistance/densité très élevés par rapport à la plupart des alliages techniques modernes.
5. Couleur : la céramique peut conserver la couleur plus longtemps. Si vous peignez de la céramique, la couleur collera à la surface et ne sera pas lavée pendant des années.
6. Facile à nettoyer : la céramique ne retient pas les résidus et l'odeur des produits chimiques. Ils sont résistants aux taches et très faciles à nettoyer.
Inconvénient de la céramique
1. Faible résistance à la traction : inférieure au métal. Par conséquent, les métaux sont généralement préférés pour les pièces nécessitant une résistance à la traction élevée.
2. Fragilité élevée : Par rapport aux métaux, la céramique est fragile et a une très faible ductilité. La céramique peut se fissurer lorsqu'elle est frappée par un objet lourd et peut causer des dommages permanents.
3. Il est difficile de contrôler la tolérance dimensionnelle de la céramique lors de l'usinage.
Application de pièces en céramique
Les propriétés physiques, chimiques et uniques de la céramique ont fourni de nombreuses pièces irremplaçables pour différentes industries et ont atteint des performances élevées, qui sont la durabilité et d'excellentes caractéristiques de dureté. Ce qui suit est une introduction aux exemples d'application d'usinage CNC de pièces en céramique dans certaines industries.
Applications médicales. Les professionnels de la santé peuvent implanter ces types spéciaux de céramique dans le corps humain sans provoquer d'effets indésirables. Un autre domaine d'application est celui des applications dentaires, avec l'utilisation de dents en céramique, comme la zircone, en remplacement des dents naturelles.
Applications industrielles. Les pièces céramiques complexes et de haute précision ont également rencontré un vif succès dans le secteur industriel. Les pièces en céramique présentent une excellente résistance à l'usure et peuvent être utilisées pendant longtemps dans certaines applications critiques.
Applications électroniques. Les pièces en céramique avec isolation électrique constituent un meilleur choix pour la protection contre les risques électriques.
Comment faire de l'usinage CNC pour la céramique?
L’ usinage CNC de céramiques pré-frittées est plus complexe en raison des risques de projection de copeaux et de gros fragments. Il est plus efficace d’usiner les composants céramiques à l’état brut de cuisson (biscuit) ou sous forme de biscuit pré-cuit avant frittage final. Les pièces céramiques pré-frittées peuvent généralement être usinées par fraisage, perçage, tournage, etc. Pour l’usinage des céramiques pré-frittées, on utilise des outils de coupe en acier revêtu de nitrure de titane (TiN), en carbure de tungstène ou en diamant polycristallin (PCD).
Procédé de rectification. La rectification est le procédé d'usinage le plus courant. Pour la rectification de la céramique, il est préférable d'utiliser un liquide de refroidissement afin de lubrifier la zone à rectifier. Pour les céramiques frittées, on utilise de préférence des meules à liant résine, composées de diamants synthétiques ou naturels de différentes granulométries, pressés dans des résines polymères à concentrations variables. Grâce aux meules, les pièces en céramique peuvent être polies jusqu'à obtenir un fini miroir.
je prévois une surépaisseur d'usinage plus importante . La pièce est usinée par commande numérique avec une surépaisseur plus importante, puis rectifiée à l'aide d'une rectifieuse pour obtenir une pièce en céramique de précision.
Traitement double face. Commencez par le côté céramique, jusqu'à environ la moitié, retirez la pièce, retournez-la et travaillez l'autre côté. Cette méthode présente l'inconvénient d'un défaut de positionnement des deux pinces, ce qui peut entraîner un léger désalignement lors de l'assemblage. Toutefois, ce désalignement reste généralement acceptable.
Conseils pour la conception de pièces en céramique
Lors de la conception de pièces en céramique, vous devez tenir compte de certaines propriétés inhérentes à la céramique. Gardez à l'esprit que la céramique est très fragile. Par conséquent, il est crucial d'éviter de focaliser l'accent sur des points spécifiques. Maîtriser l'art de concevoir des pièces en céramique facilitera l'usinage CNC :
l Convertir la contrainte de traction en contrainte de compression : cela permettra au matériau d'absorber plus de contraintes sans se rompre.
l Évitez les bords longs et tranchants.
l Utilisez des motifs circulaires au lieu d'ovales.
l Assurez-vous que les trous ne sont pas trop rapprochés.
l Éviter les changements brusques de section.
l Évitez les conceptions et les formes de murs complexes et utilisez plutôt des murs simples.
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