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Precauções para usinagem CNC de peças de cerâmica
A usinagem CNC de peças cerâmicas confere-lhes alta resistência à temperatura, à corrosão, ao desgaste e isolamento, entre outras propriedades, sendo amplamente utilizada em semicondutores, comunicações por fibra óptica, lasers, equipamentos médicos, petróleo, metalurgia, eletrônica e outras indústrias. Com o desenvolvimento da indústria, as tecnologias de processamento de peças cerâmicas diversificaram-se, incluindo a prensagem a seco com matérias-primas cerâmicas de alta pureza, a sinterização em alta temperatura e a usinagem CNC de cerâmicas usináveis. No entanto, a usinagem CNC é considerada a tecnologia de processamento mais utilizada para peças cerâmicas. Devido à fragilidade característica dos materiais cerâmicos, as peças são muito suscetíveis a lascamento durante a usinagem CNC. Portanto, a usinagem CNC de peças cerâmicas usináveis exige tecnologia mais especializada e experiência. Ao mesmo tempo, a capacidade de uma oficina de usinagem CNC em usinar peças cerâmicas também reflete a sua competência em processamento.
Precauções para usinagem CNC de cerâmica usinável
A cerâmica é muito dura. A dureza da maioria das cerâmicas industriais é muito alta, perdendo apenas para o diamante, o que é a principal razão pela qual a usinagem CNC de peças cerâmicas é bastante difícil. A dureza de materiais metálicos como alumínio e aço é muito menor do que a dos materiais cerâmicos, e a rigidez das máquinas-ferramenta CNC comuns não é suficiente, o que causa vibrações excessivas durante o processo de usinagem, especialmente no eixo principal. A vibração excessiva pode causar o salto e a quebra da ferramenta, reduzindo diretamente sua vida útil e afetando também a precisão da usinagem. Além disso, reduz a precisão do fuso. Os cavacos produzidos durante o processo de usinagem de cerâmicas são em forma de pó, que pode entrar em contato com as peças de precisão dentro da máquina, causando danos a essas peças, como parafusos, guias, etc., e reduzindo a precisão da máquina.
São necessárias máquinas CNC de cerâmica usináveis profissionais. O limite superior do limite de velocidade da máquina CNC usinável para cerâmica é maior do que a máquina CNC comum. Geralmente, a velocidade máxima da máquina CNC comum é de 24000 rpm, enquanto a velocidade máxima da CNC de cerâmica pode chegar a 36000 rpm, o que suportará bem a usinagem da máquina CNC como cerâmica dura e também aumenta a estabilidade geral da máquina para evitar a vibração da máquina durante a usinagem . As máquinas CNC usináveis de cerâmica requerem proteção múltipla para evitar que o pó cerâmico entre na máquina CNC. É necessário limpar o pó cerâmico continuamente durante a usinagem. Ao mesmo tempo, também é necessário verificar o sistema de resfriamento, pois o sistema de resfriamento é muito importante para uma máquina CNC de alta velocidade.
São necessárias ferramentas de corte profissionais. A dureza dos materiais cerâmicos é geralmente alta, o que dificulta a usinagem. Por exemplo, a dureza da cerâmica de alumina está entre 80°-90, perdendo apenas para o diamante, e sua resistência ao desgaste também é bastante alta, equivalente a 266 vezes a do aço manganês. É 171.5 vezes maior do que o ferro fundido cromado e, obviamente, não é realista processá-lo com a ferramenta usual de aço de tungstênio (a dureza do aço de tungstênio está entre 45°-60°). Como mencionado anteriormente, a dureza da maioria dos materiais cerâmicos perde apenas para o diamante, portanto, a usinagem da cerâmica é inseparável do diamante. As ferramentas de corte usadas para usinagem CNC de materiais cerâmicos usináveis são preferencialmente ferramentas revestidas de diamante, que possuem a vida útil mais longa entre as ferramentas de corte. Usinagem da cerâmica usinável com ferramentas revestidas de diamante que torna relativamente fácil. Mas se usinar peças de cerâmica usináveis de alta qualidade, o que também exigirá um operador sênior com bastante experiência.
Características da Cerâmica
Como outros materiais, a cerâmica também possui características únicas, como a cerâmica com resistência ultra-alta, dureza extremamente alta, alto módulo de elasticidade, resistência a altas temperaturas, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência à oxidação, resistência ao choque térmico, etc. em várias indústrias.
Vantagem da cerâmica
1: Isoladores elétricos: A cerâmica é um excelente isolante elétrico. Portanto, é usado em fios e componentes isolantes críticos.
2: Resistência ao desgaste: A cerâmica pode suportar temperaturas muito altas e pode suportar ciclos térmicos e fricção repetidos e extremos. É por isso que eles são adequados para peças de máquinas que requerem fricção, como rolamentos.
3. Resistentes à corrosão: São quimicamente inertes; as cerâmicas não reagem com outros produtos químicos, por isso protegem os instrumentos sensíveis da contaminação.
4. Dureza e resistência superiores: As cerâmicas são conhecidas por sua incrível dureza e resistência. Eles têm relações resistência-densidade muito altas em comparação com a maioria das ligas de engenharia modernas.
5. Cor: Cerâmica pode manter a cor por mais tempo. Se você pintar material cerâmico, a cor grudará na superfície e não será lavada nos próximos anos.
6. Fácil de limpar: A cerâmica não retém resíduos e cheiro de produtos químicos. Eles são resistentes a manchas e muito fáceis de limpar.
Desvantagem da cerâmica
1. Baixa resistência à tração: menor que o metal. Portanto, os metais são geralmente preferidos para peças que requerem alta resistência à tração.
2. Alta fragilidade: Em comparação com os metais, as cerâmicas são quebradiças e têm ductilidade muito baixa. A cerâmica pode rachar quando atingida por um objeto pesado e pode causar danos permanentes.
3. É difícil controlar a tolerância dimensional da cerâmica durante a usinagem.
Aplicação de Peças Cerâmicas
As propriedades físicas, químicas e únicas da cerâmica forneceram muitas peças insubstituíveis para diferentes indústrias e alcançaram altas conquistas, que são durabilidade e excelentes características de dureza. A seguir, uma introdução aos exemplos de aplicação de peças cerâmicas de usinagem CNC em algumas indústrias.
Aplicações médicas . Profissionais de saúde podem implantar esses tipos especiais de cerâmica no corpo humano sem qualquer tipo de reação adversa. Outra área de aplicação é a odontológica, utilizando dentes feitos de cerâmica, como a zircônia, como substitutos para dentes naturais.
Aplicação industrial . Peças cerâmicas complexas e de alta precisão também têm obtido sucesso na área industrial. As peças feitas de cerâmica possuem excelente resistência ao desgaste e podem ser utilizadas por longos períodos em componentes críticos.
Aplicações eletrônicas . Componentes cerâmicos com isolamento elétrico são uma opção melhor para proteção contra riscos elétricos.
Como fazer usinagem CNC para a cerâmica?
Processamento de "biscoito". A usinagem CNC de cerâmica é mais difícil se a cerâmica já tiver sido sinterizada, pois cavacos e pedaços grandes se projetam durante o processo. Os componentes cerâmicos podem ser processados com maior eficiência em estado "verde" compactado ou na forma de "biscoito" pré-queimado, antes da sinterização final. Geralmente, as peças cerâmicas pré-sinterizadas podem ser processadas por fresamento, furação, torneamento e outros métodos. Em termos de ferramentas de corte, ferramentas de aço revestidas com nitreto de titânio (TiN), ferramentas de carboneto de tungstênio e ferramentas de diamante policristalino (PCD) são utilizadas para o processamento de cerâmicas pré-sinterizadas.
O processo de retificação é o mais comum no usinagem. A retificação de cerâmica é otimizada com o uso de fluido de corte para lubrificar a área a ser retificada. Para cerâmicas sinterizadas, são preferíveis rebolos com liga de resina, nos quais diamantes sintéticos ou naturais de diferentes tamanhos de partícula são prensados em resinas poliméricas em concentrações variáveis. Com o auxílio de rebolos, as peças cerâmicas podem ser polidas até obter um acabamento espelhado.
Reserve uma margem de usinagem maior . A peça é usinada em CNC com uma margem maior e, em seguida , retificada para criar uma peça cerâmica de precisão.
Processamento em ambos os lados. Trabalhe primeiro pelo lado da cerâmica, até aproximadamente a metade, retire a peça, vire-a e trabalhe o outro lado. Este método tem desvantagens, pois não há garantia de que não haverá erros nas coordenadas de posição das duas pinças, portanto haverá desalinhamento quando os dois lados forem unidos, mas o desalinhamento não será exagerado e é aceitável na maioria dos casos.
Dicas para projetar peças de cerâmica
Ao projetar peças de cerâmica, você deve considerar certas propriedades inerentes à cerâmica. Tenha em mente que a cerâmica é muito frágil. Portanto, é crucial evitar focar o estresse em pontos específicos. Dominar a arte de projetar peças de cerâmica ajudará na usinagem CNC:
l Converta tensão de tração em tensão de compressão: Isso permitirá que o material absorva mais tensão sem quebrar.
l Evite bordas longas e afiadas.
l Use desenhos circulares em vez de ovais.
l Certifique-se de que os orifícios não estejam muito próximos.
l Evite mudanças bruscas de seção transversal.
l Evite designs e formas complexas de paredes e, em vez disso, use as mais simples.
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