セラミックスは現代世界で最も多く利用されている材料の一つです。陶器、家庭用品、家電製品、部品など、幅広い用途に使用されています。セラミック製品は、様々な工程を経て様々な方法で製造されます。工業用、電気用、医療用のセラミック製品の多くは、機械加工によって製造されています。
セラミック加工とは、未完成のセラミック製品から材料を削り取ることで、様々なセラミック部品を製造する技術です。特殊な工程と工具を必要とする複雑な製造工程です。機械加工により、部品の厳しい公差、精緻な表面仕上げ、複雑な形状、そして正確な寸法が保証されます。
セラミック製品の製造とセラミック加工の詳細を詳しく見てみましょう。
機械加工とは何ですか？
機械加工とは、原材料から材料を切削・除去することで、精密な形状の部品やコンポーネントを製造する工程です。工作機械を用いた減算製造法の一種です。機械加工は、金属製品の製造において最もよく用いられます。
しかし、セラミック、プラスチック、木材、複合製品の製造にも使用できます。
セラミック加工とは？
セラミック加工とは、加工工具と加工技術を用いてセラミック部品を製造するプロセスです。原料のセラミック要素を切断し、所定の形状と寸法に加工します。
セラミック加工には、研削、穴あけ、フライス加工、旋削などさまざまな方法があります。 レーザー加工、表面研削、 CNC加工、c化学加工、ダイヤモンド工具加工など
G皮をむくセラミック加工では、ドリル加工とフライス加工が最も一般的な技術です。セラミックは硬くて脆い材料であるため、加工中に破損やひび割れが生じないよう細心の注意が必要です。
陶磁器製品はどのように作られるのでしょうか？
セラミック部品は複数の工程を経て作られます。ここでは、セラミック製品の製造工程を段階的にご紹介します。
ステップ1：原材料の選択
セラミック製品の製造は原材料の選定から始まります。原材料は、最終製品に求められる特性に基づいて選定されます。
ステップ2：材料の混合
この段階では、選定されたセラミック材料が準備され、混合されます。原料は微粉末に粉砕され、その後、水と必要な薬品と混合されます。混合後、混合物は半液体状のスラリーになります。
ステップ3：製品の成形
この工程では、混合されたセラミックスラリーを最終部品の所望の形状に成形します。スリップキャスト、射出成形、押出成形、乾式プレスなど、様々なセラミック成形技術とツールが使用されます。
ステップ4：乾燥
生の陶磁器製品は、制御された空気、マイクロ波、そして加熱室によって乾燥されます。乾燥した製品は不要な水分を取り除き、焼成の準備を整えます。
ステップ5：焼結または焼成
焼結は、乾燥したセラミック製品を所望の形状に維持しながら固める工程です。成形された製品は、約1000℃で硬化します。°C) または1832華氏度（°F ).
焼結法では、陶磁器の原料は溶けますが、構造は変化しません。焼結工程は、素焼きと釉薬焼きという2つの連続した工程で行われます。
素焼き：
素焼きは、未焼成の粘土を耐久性があり硬く多孔質の陶器に変化させます。粘土は窯に入れられ、1742℃までゆっくりと加熱されます。°F。この加熱プロセス 粘土に含まれる水分、有機物、炭素化合物を除去します。
焼結または素焼きされた製品は硬く、脆くありませんが、釉薬を塗るのに十分な多孔質です。その後、急激な温度変化による破損を防ぐため、ゆっくりと常温まで冷却されます。素焼き製品はビスクウェアとも呼ばれます。
釉薬焼成：
素焼きの器に釉薬を塗った後、釉薬焼成を行います。高温で焼成することで釉薬が溶け、固まります。釉薬焼成により、製品の特性、色、外観が向上します。
ステップ6：仕上げ
釉薬をかけて焼いた硬質陶磁器製品は、仕上げ工程で製品の指定された形状、寸法、許容差を満たすように精製されます。
セラミック製品は、精製工程として機械加工、研磨、コーティングが施されます。
ステップ7: 品質チェック
最後に、セラミック製品は品質管理チームによって検査され、不良品が特定されて分離されます。
セラミック加工のさまざまな方法：
機械加工はセラミック製品の製造工程の中で最もコストのかかる工程です。総コストの50%～90%を占める場合があります。
セラミック加工の効率は、MRR（材料除去率）によって計算されます。これは、製品表面から1分間に除去されるセラミック材料の量です。しかし、セラミック加工には様々な方法があります。ここでは、最も重要な3つの方法を説明します。
研削加工または研削: セラミック研削加工（グラインディング）は、回転する研磨ホイールを用いてセラミック部品から材料を除去する機械加工です。研削の目的は、バリを取り除き、滑らかな仕上がりを実現することです。
さまざまな研削方法には、表面研削、円筒研削、内面研削、センターレス研削、および成形（プランジ）研削が含まれます。
フライス加工:
フライス盤加工は、回転フライス工具を用いて材料を制御された方法で切削する点で、ドリル加工に似ています。現代のフライス盤加工は、CNC（コンピュータ数値制御）技術を用いて製造プロセスを自動制御します。
M機械 19世紀初頭、手作業による製粉や手詰め作業に代わって製粉が使用されるようになりました。製粉機は20世紀半ばまで手動で操作されていました。その後、1950年代にコンピュータ技術が導入されると、CNC技術と組み合わせられました。これが現代の自動化された機械製粉工程の始まりでした。
回転する切削工具はフライス盤の主要部品です。この工具は部品から材料を削り取り、所定の形状に仕上げます。フライス盤では、切削工具として多点刃と単点刃の切削工具が使用されます。
フライス加工は、ワークピースのロード➜ ツールの選択➜ マシンのセットアップ➜ フライス加工の実行➜ 荒加工➜ 中仕上げ➜ 仕上げ➜ ロード解除➜ 検査➜ 品質管理➜ および後処理などのいくつかの段階で行われます。
さまざまな種類の 機械フライス加工プロセスは フェイスミル加工やエンドミル加工などのフライス加工に使用できます。フェイスミル加工は部品の表面を切削するために使用され、エンドミル加工は部品の内部を切削するために使用されます。
その他の機械加工プロセス 含む：
- 面取りフライス加工、
- スロットフライス加工、
- 外周フライス加工、
- クライムミリング、
- プロファイルフライス加工、
- ヘリカルフライス加工、
- プランジミリング、
- ねじ切りフライス加工
- そしてCNCフライス加工。
セラミックCNC加工： セラミックCNC加工は コンピュータ制御によるセラミック製造方法。セラミック材料を精密な部品に切断・成形するために使用されます。CNC工作機械はCAD（コンピュータ支援）設計に従って動作します。
しかし、CAD設計はまず CNC マシンで読み取り可能なコード、つまり CAM コード。 CAM（コンピュータ支援製造）ソフトウェアプログラムは、主に CAD設計を CAMコード。その後、CAMコードはCNCマシンに送られ、CNCはCAMコードに基づいて作業を行い、セラミック製品の所望の形状を成形します。
セラミックCNC加工は、その精度と制御性により、従来の加工よりも優れています。他のセラミック加工よりも脆く硬い材料をより正確に切断できます。
よくある質問
グリーン加工とは何ですか?
グリーン加工とは、生の状態または未焼成の状態の先進セラミック製品からチップを除去するプロセスです。 この加工は、鋼、ステンレス鋼、炭素鋼で作られた従来のセラミック加工工具を用いて行われます。これは費用対効果の高い加工技術です。
素焼きを経た陶器部品に、成形体加工が施されます。素焼き工程では、未焼成の粘土を耐久性のある多孔質セラミックへと変化させます。素焼きの陶器部品は、完全には緻密化されていません。
フル密度セラミック加工とは何ですか?
フルデンシティ加工とは、完全に緻密化された焼成セラミック製品の切削加工です。グリーン加工よりも難易度の高い技術であり、ダイヤモンドカッターなどの特殊で耐久性の高いセラミック加工工具が必要です。
セラミックを機械加工することは可能ですか？
はい、様々な加工プロセスと切削工具を用いることでセラミックを加工することが可能です。タングステンカーバイドやダイヤモンド製の切削工具は、セラミック切削に効果的な工具です。
あらゆるセラミック製品を切断・除去し、正確な形状、寸法、サイズに仕上げることができます。しかし、セラミック加工工具を使用する際には、欠けや割れを防ぐための十分な注意が必要です。
陶磁器の5つの種類は何ですか？
5つの基本的な陶器は 構造用、耐火用、電気用、磁性用、研磨用など、それぞれのセラミックには異なる特性と機能があります。磁器、アルミナ、石器、ボールクレイ、陶器、炭化ケイ素、ジルコニアなどは、様々な用途で使用される一般的なセラミック材料です。
ミリンググラインダーとは何ですか?
フライス盤は、切断、粉砕、研磨によって固形物を小さな破片に砕くために使用される機械です。
陶磁器の7つの用途は何ですか？
セラミック材料の最も一般的な 7 つの用途は、建設、耐火ライニング、電気絶縁体、食器、歯科インプラント、高温電子機器です。
研削と粉砕とは何ですか?
研削とフライス加工は、セラミック加工によく使われる2つの方法です。それぞれ異なる工具と技術を用いて加工を行います。
フライス加工は、回転するカッターを用いて部品から不要な材料を切削・除去し、特定の形状、スロット、穴などを作ります。金型やエンジン部品の製造には、シンプルなドリルから複雑なCNC工作機械まで、様々な切削工具が用いられます。
研削加工では、研削ホイールを用いて部品表面から不要な材料を除去し、滑らかな表面と正確な寸法を実現します。精密エンジニアリング、工具製作、医療機器製造。
結論： セラミック加工は、セラミック部品の製造において極めて重要な技術です。高度な工具と熟練した人員を必要とし、製造工程全体の中で最もコストのかかる工程です。
この記事がセラミック製品の製造と加工の全体像をご理解いただけたなら幸いです。セラミックフライス盤とその加工方法については、近日中にさらに詳しくご紹介いたします。どうぞご期待ください。