セラミックの精密加工にはどのような方法があるのですか？

精密セラミック材料には、さまざまな性能要件に応じてさまざまな加工方法があります。 現在、FOUNTYL Technologies PTE Ltd.の主な加工方法には、機械加工、電気加工、超音波加工、レーザー加工、複合加工が含まれます。 精密セラミックスの加工方法を簡単に紹介します。

セラミックス材料の加工には主に旋削加工、研削加工、穴あけ加工、研削、研磨が含まれます。

1. セラミック材料の旋削加工

旋削加工は主に高硬度で耐摩耗性の高いセラミック材料をダイヤモンドカッターで切削する加工です。 多結晶ダイヤモンド工具は滑らかな刃先を作るのが難しく、一般に荒加工のみに使用されます。 セラミック材料の精密旋削加工には天然単結晶ダイヤモンド工具を使用し、切削加工にはマイクロカット方式を採用しています。 セラミックス材料は硬度や脆性が非常に大きいため、旋削加工では要求精度を確保することが難しく、旋削加工の応用例はあまりなく、基本的には研究段階にあります。

2 セラミック材料の研削

セラミック材料の研削加工は最も広く使われている加工法の一つです。 研削に使用される砥石はダイヤモンドホイールが一般的です。 ダイヤモンドホイールの研削メカニズムについては学者によってさまざまな説明がありますが、一般的に共通しているのは、成形材料の除去の主な原因は脆性破壊であるということです。 研削加工では切り粉の除去が大きな問題となり、冷却加工液を使用して洗浄するのが一般的です。 クーラントはチップ粉末を洗浄する役割を果たすだけでなく、研削ゾーンの温度を下げ、研削品質を向上させ、研削粒子の周囲の結合剤の熱分解を低減します。 一般的に研削液は洗浄性が良く、粘度が低いものが選択されます。 ダイヤモンド砥石は、選択する結合剤の種類や粒子濃度の違いにより研削特性が異なります。 ダイヤモンドの粒子サイズは、セラミック加工物の表面品質に影響を与えるもう 1 つの主な理由です。 粒子が大きいほど加工面の粗さは大きくなりますが、加工効率は高くなります。

3. セラミックス材料の穴あけ加工

切削ドリルはセラミック材料の穴あけによく使用されます。 切断ドリルの構造は中空鋼管にリングダイヤモンドホイールを溶接したもので、溶接工程は銀溶接です。 セラミックス材料に穴あけ加工をする場合、ダイヤモンド砥石が高速回転し、端面のダイヤモンド砥粒を利用して材料を切削します。

4. 研削・研磨

工業生産の一部の分野では、セラミック部品の表面仕上げ要件を研削だけでは達成できず、通常は研削と研磨が使用されます。 一方、セラミックス材料は靭性が低く脆いため、表面亀裂により強度が影響を受けやすくなります。 加工面が粗くなるほど表面亀裂が大きくなり、応力集中が生じやすくなり、ワークの強度が低下します。 したがって、研削加工は、一定の粗さと高い形状精度を達成するだけでなく、ワークの強度を向上させることも目的としています。 研磨は、柔らかいポリッシャーと微粉末を低圧力でワークピースに適用する仕上げプロセスです。