Массовая обработка керамических обрабатываемых заготовок

Дата публикации: 21.04.15

Промышленные обрабатываемые заготовки, выполненные из керамических материалов, используются все более и более широко. Поскольку они очень твердые и, следовательно, устойчивы к износу, они являются идеальными материалами для проблемных применений, таких как нецарапающиеся клавиши и кнопки для мобильных телефонов, хирургические имплантаты и ювелирные изделия. Компания OTEC разработала специальный процесс массовой чистовой обработки для шлифования керамики из диоксида циркония и ее полирования до зеркального блеска. Этот процесс обеспечивает получение значений Ra до 0,2 мкм; и поверхности декоративных деталей могут быть отполированы и подготовлены к продаже.

Требуемая технология механической обработки

Компания OTEC предлагает выбор из двух процессов для чистовой обработки керамических обрабатываемых заготвок:

1) Процесс SP на станках CF для бестарных материалов
2) Сухой процесс на станках DF для чистовой обработки чувствительных деталей, таких как тазобедренные и коленные суставы, и инструмент из керамики или карбида.

1) Процесс SP

В этом процессе используется станок CF 18 SP (смотрите рисунок) из серии CF полировальных станков от компании OTEC.

Рис. 1: Полировальный станок CF 18 SP

Конструкция и функции этого станка следующие:

Нижняя часть открытого сверху контейнера барабанного типа состоит из вращающегося основания на подшипниках. Сама стенка контейнера является неподвижной. Это вращающееся основание или диск, как оно называется, вращается во время процесса массовой чистовой обработки. Если технологический контейнер заполнен абразивным материалом, во внутренней части образуется тороидальный вихрь.

Дозатор обеспечивает постоянную подачу смеси компаунда/воды (компаундом является тенсидовый раствор). Эта смесь используется для поглощения и удаления материала, удаленного с поверхности обрабатываемой заготовки и остатков абразивного материала. Это предотвращает слипание гранул абразивного материала и обеспечивает постоянный шлифовальный эффект. Компаунд также защищает обрабатываемую заготовку от коррозии. Смесь воды/компаунда проходит через контейнер, удаляя отходы производства.

Когда обрабатываемые заготовки помещаются в абразивный материал, высокая степень трения создается между гранулами абразивного материала и обрабатываемыми заготовками, обеспечивая, таким образом, снятие заусенцев, сглаживание или полирование обрабатываемых заготовок, или даже их чистовую обработку до зеркального блеска (в зависимости от используемого абразивного материала). Все это выполняется за очень короткий промежуток времени.

Станок CF 18 SP имеет следующие дополнительные функции, которые были специально добавлены для обработки керамических материалов:

1. Дозатор
С помощью этого специального дозатора, используя блок управления, можно отрегулировать концентрацию компаунда и скорость потока воды. Диапазон регулировки составляет от 1 до 30 литров в час.

2. Блок управления
Система управления станка CF 18 SP обеспечивает сохранение настроек времени процесса, скорости, концентрации компаунда и расхода воды в качестве программ. Для получения мощного эффекта шлифования при запуске процесса устанавливаются следующие параметры:

высокая скорость
низкая концентрация компаунда
низкий расход воды

По истечении предустановленного времени, параметры автоматически регулируются до предварительно определенных настроек, напр., низкая скорость, высокая концентрация компаунда и высокий расход воды; этот метод обеспечивает мощный эффект полирования.

Более того, установлен датчик температуры для контроля температуры в технологическом барабане. Это особенно важно при работе с низкой скоростью потока воды, напр., 1 литр в час. Если достигнута критическая температура, станок отключается автоматически и на дисплее отображается сообщение об ошибке.

При использовании соответствующего материала полировальный станок CF 18 SP может выполнять шлифование и полирование в течение одного этапа.

В специально разработанном компанией OTEC процессе для шлифования и полирования керамических обрабатываемых заготовок используется именно эта технология механической обработки, в сочетании с тщательно выбранным технологическим материалом.

Описание процесса:
Для шлифования и полирования керамических обрабатываемых заготовок используются абразивные материалы с высокой плотностью и низким эффектом шлифования. Это единственный способ для обеспечения соответствующего контактного давления во время процесса.

На первом этапе процесса определенная шлифовальная паста добавляется для обеспечения требуемой степени шлифования. Расход воды устанавливается примерно на 1 литр в час и выбирается чуть более высокая скорость. Продолжительность процесса при использовании шлифовальной пасты может составлять от 4 до 12 часов.

На втором этапе скорость снижается и значительно увеличивается концентрация компаунда. Это обеспечивает удаление шлифовальной пасты, обеспечивая ослабление шлифовального эффекта абразивного материала и начало этапа полирования. Продолжительность процесса для этапа полирования составляет от 4 до 6 часов.

Рис. 2 Пример обработки – керамические детали до и после обработки

2) Сухая обработка на станках DF для чистовой обработки чувствительных деталей

Станки для чистовой обработки волочением являются станками для массовой чистовой обработки (смотрите Рис. 3), на которых обрабатываемая заготовка зажимается в держателе и протягивается через материал для шлифования или полирования. Во время этого процесса обрабатываемая заготовка может вращаться вокруг своей оси и, в целом, также она совершает планетарное движение.

Для чистовой обработки керамических изделий компания OTEC обычно использует процесс сухой чистовой обработки.

Стандартный материал для шлифования и полирования состоит из твердых гранул (H4/400), покрытых специальным материалом для шлифования или полирования, которые, таким образом, могут создавать очень гладкие (до Ra 0,01 мкм, RZ 0,1 мкм) и превосходно отполированные поверхности. В этом отношении, этот процесс является процессом механической обработки или снятия стружки.

Специальный используемый принцип конструкции выравнивает пики шероховатости и значительно увеличивает количество снятого материала.

Рис. 3: Станок DF-Tools для шлифования и полирования керамических обрабатываемых заготовок, чувствительных к ударам, до зеркального блеска

Протягивание обрабатываемой заготовки через неподвижный материал создает очень высокую относительную скорость между двумя компонентами. Вместе с контактным давлением, которое материал оказывает на поверхность обрабатываемой заготовки, производится высокоэффективный эффект чистовой обработки за относительно короткое время обработки.

Поскольку в держателях можно разместить несколько обрабатываемых заготовок одновременно (например, станок DF-4 Tools может удерживать 24 шаровых тазобедренных сустава), обеспечивается высокий уровень производительности. Станки для чистовой обработки волочением серии DF-Tools оборудованы блоком управления Siemens S7/200 с сенсорной панелью.

По сравнению с альтернативным процессом полирования, выполняемым с помощью робота, этим станком очень легко управлять. В целом, могут быть установлены следующие параметры:

Время обработки (обычно 1-3 часа)
Скорость ротора
Вращение по часовой стрелке / против часовой стрелки
Быстрое / медленное вращение инструмента
Глубина погружения (в материал для шлифования или полирования)

Благодаря уникальному принципу функциональной конструкции поверхности любой формы могут быть обработаны с легкостью, без необходимости программирования. Это может сэкономить многие часы или даже дни работы, необходимой для выполнения программирования.

Стандартные применения полирования керамических деталей на станках серии DF-Tools для чистовой обработки волочением от компании OTEC включают: