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セラミック部品をCNC加工する際の注意事項
CNC加工されたセラミック部品は、耐熱性、耐腐食性、耐摩耗性、絶縁性などの特性を持ち、半導体、光ファイバー通信、レーザー、医療機器、石油、冶金、電子機器などの産業で広く使用されています。産業の発展に伴い、セラミック部品の加工技術は、高純度セラミック原料による乾式プレス、高温焼結、加工可能なセラミックのCNCフライス加工など、多様化しています。しかし、CNC加工はセラミック部品の加工技術として最も広く用いられています。セラミック材料は独特の脆性を持つため、CNCフライス加工中に欠けが生じやすいという問題があります。そのため、加工可能なセラミック部品のCNC加工には、より専門的な技術と豊富な経験が求められます。同時に、CNC加工工場が加工可能なセラミック部品を加工できる能力は、CNC工場の加工能力を反映する側面でもあります。
マシナブルセラミックスをCNC加工する際の注意事項
セラミックは非常に硬い。ほとんどの工業用セラミックの硬度はダイヤモンドに次いで非常に高く、これがセラミック部品のCNC加工が非常に難しい主な理由です。アルミニウムや鋼などの金属材料の硬度はセラミック材料の硬度よりもはるかに低く、通常のCNC工作機械の剛性が十分ではないため、加工中に、特に主軸で大きな振動が発生します。過度の振動は工具の跳ね上がりや工具の破損を引き起こし、工具の寿命を直接短縮し、加工精度にも影響を与えます。また、スピンドルの精度も低下します。加工可能なセラミックの加工中に発生する切削屑は粉末状であるため、機械内部の精密部品に入り込み、ネジ、ガイドレールなどの精密部品を損傷し、機械の精度を低下させる可能性があります。
プロのマシナブル セラミックス CNC マシンが必要です。 マシナブルセラミックスCNCマシンの速度制限の上限は、通常のCNCマシンよりも高くなっています。 通常、通常の CNC マシンの最高速度は 24000rpm ですが、セラミック CNC の最高速度は 36000rpm に達することができます。これは、ハード セラミックスなどの CNC マシンの加工をサポートし、マシンの全体的な安定性を高めて、加工中のマシンの振動を防ぎます。 . 機械加工可能なセラミックス CNC マシンは、セラミック粉末が CNC マシンに入るのを防ぐために複数の保護を要求します。 加工中はセラミックス粉末を継続的に洗浄する必要があります。 同時に、冷却システムもチェックする必要があります。冷却システムは高速 CNC マシンにとって非常に重要です。
プロの切削工具が必要です。 セラミック材料は一般的に硬度が高く、機械加工が困難です。 例えば、アルミナセラミックスの硬度はダイヤモンドに次ぐ80°～90°であり、耐摩耗性も非常に高く、マンガン鋼の266倍に相当します。 クロム鋳鉄の171.5倍であり、通常のタングステン鋼工具で加工するのは明らかに現実的ではありません（タングステン鋼の硬度は45°～60°です）。 前述のように、ほとんどのセラミック材料の硬度はダイヤモンドに次ぐものであるため、セラミックの機械加工はダイヤモンドと切り離すことはできません。 機械加工可能なセラミック材料をCNC加工するために使用される切削工具は、切削工具の中で最も寿命の長いダイヤモンドコーティングされた工具が好ましいです。 比較的簡単に回転するダイヤモンドコーティングされたツールを使用して、機械加工可能なセラミックを加工します。 しかし、高品質の機械加工可能なセラミック部品を加工する場合は、十分な経験を持つ上級オペレーターも必要になります。
セラミックスの特徴
セラミックスも他の材料と同様に、超高強度、超高硬度、高弾性率、耐高温性、耐摩耗性、耐食性、耐酸化性、耐熱衝撃性などの特徴を有し、広く使用されています。さまざまな業界で。
セラミックスの利点
1：電気絶縁体：セラミックスは優れた電気絶縁体です。 したがって、重要な絶縁ワイヤおよびコンポーネントに使用されます。
2：耐摩耗性：セラミックスは非常に高温に耐えることができ、繰り返される極端な熱サイクルと摩擦に耐えることができます. そのため、ベアリングなどの摩擦を必要とする機械部品に適しています。
3.耐腐食性：化学的に不活性です。 セラミックは他の化学物質と反応しないため、敏感な器具を汚染から保護します。
4. 優れた硬度と強度: セラミックスは、信じられないほどの硬度と強度で知られています。 それらは、ほとんどの最新のエンジニアリング合金と比較して、非常に高い強度対密度比を持っています。
5.色：セラミックは色をより長く保つことができます。 セラミック素材に塗装すると、色が表面にくっつき、何年も洗い流されません。
6. お手入れ簡単：セラミックは化学物質の残留物や臭いを保持しません。 汚れにくく、お手入れもとても簡単です。
セラミックスのデメリット
1. 低引張強度: 金属よりも低い。 したがって、通常、高い引張強度が必要な部品には金属が好まれます。
2. 高脆性: 金属と比較して、セラミックスは脆く、延性が非常に低くなります。 セラミックは重い物が当たるとひびが入り、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。
3.セラミックスは機械加工時の寸法公差管理が難しい。
セラミック部品の応用
セラミックスの持つ物理的、化学的、独自の特性は、さまざまな産業にかけがえのない部品を数多く提供し、耐久性と優れた硬度特性という高い成果を上げてきました。 以下は、いくつかの業界におけるセラミック部品の CNC 加工の適用例の紹介です。
l医療用途。医療従事者は、これらの特殊なセラミックを人体に埋め込む際に、いかなる副作用も起こさずに済みます。もう一つの分野は歯科用途で、ジルコニアなどのセラミックで作られた人工歯を天然歯の代替品として使用することがあります。
l産業用途。複雑で高精度なセラミック部品は、産業分野でも成功を収めています。セラミック製の部品は優れた耐摩耗性を持ち、重要な部品では長期間使用できます。
l電子機器用途。電気絶縁性セラミック部品は、電気的危険に対する保護においてより良い選択肢です。
セラミックのCNC加工はどのように行うのですか?
l素焼き状態の加工。セラミックがすでに焼結されている場合、切削屑や大きな破片が飛び散るため、CNC加工によるセラミックの加工はより困難になります。セラミック部品は、最終焼結前の「グリーン」圧縮状態または予備焼成された「素焼き」状態で最も効率的に加工できます。一般的に、予備焼結状態のセラミック部品は、フライス加工、穴あけ加工、旋削加工などの方法で加工できます。切削工具に関しては、予備焼結セラミックの加工には、窒化チタン（TiN）コーティング鋼切削工具、タングステンカーバイド切削工具、多結晶ダイヤモンド（PCD）切削工具が使用されます。
l研削加工。最も一般的な機械加工方法は研削です。セラミックスの研削は、研削面を潤滑するために液体クーラントを使用するのが最適です。焼結セラミックスの場合、樹脂結合砥石が好ましいです。樹脂結合砥石は、様々な粒径の合成ダイヤモンドまたは天然ダイヤモンドを、様々な濃度のポリマー樹脂に圧縮したものです。砥石を使用することで、セラミック部品を鏡面仕上げに研磨することができます。
l加工代を多めに確保する。ワークピースは加工代を多めに確保した状態でCNC加工され、その後グラインダーで研削されて精密なセラミック部品が作られる。
両面加工。まずセラミック面から半分ほど加工し、部品を取り外して裏返し、反対側を加工します。この方法には、2つのクランプの位置座標に誤差がないという保証がないため、両面を接続する際に位置ずれが生じるという欠点がありますが、ずれはそれほど大きくなく、ほとんどの場合許容範囲内です。
セラミック部品設計のヒント
セラミック部品を設計するときは、セラミック固有の特定の特性を考慮する必要があります。 セラミックは非常にもろいので注意してください。 したがって、特定のポイントにストレスを集中させないようにすることが重要です。 セラミック パーツの設計技術を習得すると、CNC 加工に役立ちます。
l 引張り応力を圧縮応力に変換: これにより、材料が破損することなく、より多くの応力を吸収できるようになります。
l 長く鋭いエッジは避けてください。
l 楕円形ではなく円形のデザインを使用します。
l 穴が近すぎないようにしてください。
l 急激な断面変化は避けてください。
l 複雑な壁のデザインや形状は避け、代わりにシンプルなものを使用してください。
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これまでに600万以上のプロジェクトでプロトタイピングと大規模製造の経験があります
