De keramische schacht OD garandeert een goede pasvorm en prestaties. Alle fabrikanten handhaven absolute precisie tijdens keramische asproductie, met name de buitendiameter (OD). Het is echter niet eenvoudig om deze te onderhouden. nauwkeurige OD-meting om verschillende redenen, zoals hardheid, slijtage van gereedschap en uitzetting door hitte.
De buitendiameter van keramische assen begrijpen
Buitendiameter geeft de buitenmaat van de keramische as weer en bepaalt de compatibiliteit ervan.
Bestaande uit OD versus ID, OD geeft de afmeting van de rand aan, terwijl ID de boring of wanddikte aangeeft.
Een kleine variatie in OD kan grote gebreken veroorzaken als gevolg van wrijving, zoals:
-
Mislukkingen
-
Inefficiënties
-
Afbrokkelen
-
Rotatie-instabiliteit
-
Belastingverdeling
Belang van precisie
Typisch, buitendiametertolerantie Beïnvloedt de prestaties omdat naadloze beweging verontreiniging voorkomt. Het garandeert een goede pasvorm, duurzaamheid en betrouwbaarheid van componenten, waardoor uitgebreide toepassingen mogelijk zijn.
Rol in de productie van verschillende industriële componenten
Lucht- en ruimtevaart:
Een afwijking van wel ±2 micron kan leiden tot verkeerd uitgelijnde assen in de lucht- en ruimtevaartindustrie, wat snelle slijtage en trillingen veroorzaakt. Nauwkeurige OD-tolerantie zorgt voor een soepele werking, minder warmteontwikkeling en een goede balans bij 20.000 tpm!
Halfgeleider:
Fouten in de waferproductie in de halfgeleiderindustrie zijn een veelvoorkomend gevolg van verschillen in OD-tolerantie, zelfs van ±1 micron. Ze hebben ook gevolgen voor de lithografie van machines.
Medisch:
Chirurgische robotica kan niet feilloos presteren met een onjuiste OD-tolerantie. Een verschil van ±2 micron beïnvloedt de beweging en veroorzaakt fouten bij niet-invasieve of minimaal invasieve medische ingrepen.
Uitdagingen
Het handhaven van 9 Mohs, rekening houdend met de hardheid van het materiaal, thermische schokken en degradatie van gereedschappen, is een belangrijke stap Uitdagingen bij OD-bewerking omdat ze de nauwkeurigheid beïnvloeden.
Door het kwetsbare oppervlak is de kans op kleine foutjes groot. Dit vereist een contactloos lasermechanisme om complexiteit en fouten te elimineren.
Geavanceerde meetmethoden voor OD-nauwkeurigheid
Dual-camerasystemen voor verbeterde OD-meting
Dubbele camera's zorgen voor een hogere precisie bij OD-meting. Dit zijn in feite geavanceerde optische mechanismen. De HD-camera's hebben een hogere resolutie om realtime beelden van het schachtprofiel te maken vanuit perfecte posities en hoeken.
De afwijkingen bedragen minder dan 0,2 micron, waardoor de astrillingen en de vervorming van de lens in realtime worden gecompenseerd.
In de halfgeleider- en lucht- en ruimtevaartsector worden systemen met dubbele camera's op grote schaal toegepast voor nauwkeurige OD-verificatie en precieze concentriciteit bij meer dan 15.000 RPM in realtime.
Verbeterde lichtstreepbeeldvorming voor reflecterende keramische oppervlakken
Vanwege het gepolijste oppervlak van het keramische materiaal kunnen traditionele lasermicrometers niet worden gebruikt voor de nauwkeurigheid en consistentie van de 100% vanwege de verstrooiing van de laserstraal. Daarom wordt Enhanced Light Stripe Imaging (ELSI) gebruikt.
Het op het oppervlak geprojecteerde licht is goed gestructureerd en gestroomlijnd. Dit vermindert reflectie en verbetert de detectie van randen door 30% ten opzichte van traditionele systemen en technieken.
Luchtmeting
Dit is een van de zeer nauwkeurige OD-technieken Dit is essentieel voor submicronmetingen in keramiek, dat zeer broos is. Omdat de luchtstroom, die normaal gesproken 100 tot 150 kPa bedraagt, geen contact maakt met het oppervlak, kunnen afwijkingen in afmetingen nauwkeurig worden gemeten tot op ±0,1 micron.
Het hele mechanisme is gebaseerd op de veranderingen in tegendruk. Deze precisie maakt deze techniek het meest geschikt voor siliciumcarbide, zirkoniumoxide, assen met een hoge zuiverheidsgraad en schone instellingen.
Automatisering bij OD-meting
Hoe AI en automatisering de OD-precisie verbeteren
Automatisering en kunstmatige intelligentie (AI) spelen een belangrijke rol bij OD-metingen bij de productie van keramische assen. De geavanceerde technologie zorgt voor een hogere consistentie en precisie op submicron- en nanometerniveau.
Kracht van AI:
Geavanceerde machine vision-mechanismen, aangestuurd door AI, maken doorgaans realtime analyse van OD-afwijkingen mogelijk met behulp van deep learning- en machine learning-algoritmen. Dit garandeert de nauwkeurigheid van bewerkingsgegevens. Studies hebben aangetoond dat dergelijke geavanceerde systemen, gebruikt in de halfgeleiderindustrie en de lucht- en ruimtevaart, de output verhogen met kortere cyclustijden en een hogere meetsnelheid.
Kracht van automatisering:
Het gebruik van automatische coördinatenmeetmachines (CMM's) zorgt er ook voor dat de nauwkeurigheid van OD-metingen tot ±0,1 micron behouden blijft wanneer deze worden geïntegreerd met meerdere sensorprobes. Dit elimineert de uitdagingen van temperatuurvariatie.
De slijpkrachten worden aangepast, de gereedschapsslijtage wordt geminimaliseerd en de nauwkeurigheid van de OD-tolerantie blijft behouden, zelfs in extreem harde zirkonia- en siliciumcarbidematerialen, met realtime feedbackloops aangestuurd door AI.
Verminderen van menselijke fouten bij het meten van keramische assen
Automatisering elimineert de noodzaak voor menselijke tussenkomst en minimaliseert daardoor de kans op verkeerde uitlijning van het gereedschap, onjuiste bediening en zelfs fouten door omgevingsomstandigheden. De lasermicrometers komen niet in contact met het oppervlak en scannen, dankzij de automatisering, de assen ononderbroken met 1000 metingen per seconde.
Omdat deze beïnvloedende factoren worden geëlimineerd, is herhaling bij 0,05 micron en robotische asuitlijning ten opzichte van de roterende assen toegestaan om consistentie te garanderen. Hierdoor wordt de kans op vervorming in de OD-meting en -aflezingen geëlimineerd, omdat er geen hoekafwijking is.
Doorgaans helpen AI en automatisering om afval of materiaalverspilling met de 25% te verminderen en de betrouwbaarheid van producten en kwaliteitsnormen te verbeteren, wat noodzakelijk is voor de medische, lucht- en ruimtevaart- en halfgeleiderindustrie.
Strategieën om OD/ID-concentriciteit te behouden
Waarom OD/ID-afwijking de functie beïnvloedt
Een scheefstand van de buitendiameter/binnendiameter van keramische assen beïnvloedt de functionaliteit omdat het de concentriciteit beïnvloedt. Dit beïnvloedt op zijn beurt de juiste belastingverdeling en de balans tijdens de rotatie. Bovendien beïnvloedt het ook de integriteit en mechanische consistentie van de componenten. Kortom, alles boven 2 tot 5 micron vermindert de betrouwbaarheid en prestaties.
Waarom?
De belangrijkste redenen zijn:
-
Hogere trillingen bij toepassingen boven 20.000 toeren per minuut kunnen leiden tot slijtage van componenten en vroegtijdige defecten.
-
Een onstabiele vloeistofstroom in pompen en etsmachines kan de efficiëntie verminderen en
-
Een hogere lokale spanning verhoogt het risico op breuken met maar liefst 30% vanwege de ductiele aard van keramiek bij hogere belastingen.
Beste praktijken voor het bereiken van concentriciteit in keramiek
Fabrikanten integreren doorgaans verschillende technieken om OD-uitlijning, duurzaamheid en prestaties te garanderen, zoals:
-
Geavanceerd CNC-slijpen met hydrostatisch spindellager om speling te verminderen
-
Meerassige CMM's worden aangestuurd door AI voor betere concentriciteitsregistratie, het identificeren van afwijkingen in realtime en het automatisch aanpassen van parameters indien nodig.
-
Adaptieve bevestigingsmechanismen met geavanceerde piëzo-elektrische actuatoren die de houdkracht dynamisch aanpassen om vervorming of verdraaiing van de as tijdens het slijpen te voorkomen
-
Contactloze laserconcentriciteitssondes om fouten bij inspectie te verminderen en een nauwkeurigheid tot ±0,1 micron te garanderen en
-
Cryogene bewerking houdt de temperatuur van de as op -150°C om schommelingen door thermische uitzetting te voorkomen.
Het bereiken van nauwe toleranties bij keramische bewerking
Veelvoorkomende tolerantieproblemen in keramiek
Thermische schommelingen die instabiliteit veroorzaken, komen veel voor en veroorzaken aanzienlijke problemen bij het handhaven van een tolerantie binnen ±1 micron. Daarnaast veroorzaken ook extreme gereedschapsslijtage en een grote kans op microchips grote problemen, vooral bij harde keramische materialen vanwege de overmatige brosheid.
Beste materialen en bewerkingsmethoden voor nauwe toleranties
De beste materialen zijn siliciumnitride, zirkonia en aluminiumoxide vanwege hun uitstekende slijtvastheid en bewerkbaarheid. De beste bewerkingsmethoden zijn echter:
-
Diamant slijpen – Dit zorgt voor superfijne korrel en hogere precisie tot ±0,5 micron.
-
Ultrasoon bewerken – Dit helpt de kans op microscheurtjes te verkleinen vanwege de lagere gereedschapsdruk.
-
Laserablatie zorgt ervoor dat de nauwkeurigheid op submicronniveau behouden blijft bij complexe geometrieën.
-
Cryogene bewerking – Hiermee wordt de tolerantiestabiliteit behouden door thermische uitzetting te beperken.
Praktische gids: hoe u OD nauwkeurig kunt meten
-
Handhaaf de thermische stabiliteit op ±0,2°C volgens de thermische uitzettingscoëfficiënt voor nauwkeurige metingen, aangezien deze in aluminiumoxide bijvoorbeeld 3,2 × 10⁻⁶/K bedraagt.
-
Gebruik luchtspindels voor contactloze werking en om de kans op vervorming door microspanningen te verkleinen.
-
Integreer laserinterferometers voor het scannen op meerdere assen en zorg zo voor een nauwkeurige oppervlaktekartering met een nauwkeurigheid van ±0,05 micron.
-
Integreer realtimekalibratie met AI- en machine learning-algoritmen om gereedschapsslijtage en omgevingsveranderingen te beheersen.
De beste hulpmiddelen voor OD-meting nauwkeurig zijn:
-
Lasermicrometers voor metrologie
-
Luchtmeting en
-
CMM's met lichtgevoelige probes voor 360° verificatie.
Visuele demonstraties en videotutorials
Meting van de schachtdiameter - https://www.researchgate.net/figure/Shaft-diameter-measurement-model_fig1_338919063
Schacht en belangrijkste afmetingen - https://www.researchgate.net/figure/Schematic-diagram-of-the-shaft-and-its-main-sizes-a-cross-section-of-the-shaft-b-at_fig1_281371692
Hexagon Metrologie – Metrologie | Hexagon
Video-tutorials
CMM OD-metingen - https://www.youtube.com/watch?v=jhtBVfC6ZY8&ab_channel=TechGuru-SachinThakur
Hoognauwkeurige schachtinspectie met 3D-metrologie - https://www.youtube.com/watch?v=7O8Mpr-CRnc&ab_channel=QualitasTechnologies%28AMachineVisionCompany%29
Contactloze inspectiemachine voor nokkenassen - https://www.youtube.com/watch?v=hPBPFcn6HlM&ab_channel=RajashreeAutomation%26GaugingSystemsPvt.Ltd.
Contact Het aanbod van GGS Ceramic Vraag vandaag nog een snelle offerte aan voor innovatieve, hoogwaardige keramische assen met superieure OD-toleranties.
Veelgestelde vragen
V: Hoe kan de buitendiameter van een keramische as nauwkeurig worden gemeten?
A: Gebruik luchtmeetsystemen en lasermicrometers voor een grotere nauwkeurigheid tot wel ±0,1 micron bij het meten van de buitendiameter.
V: Welke invloed heeft temperatuur op OD-metingen in keramische materialen?
A: Kleine temperatuurverschillen kunnen leiden tot uitzetting van keramische materialen, waardoor er onnauwkeurigheden in de meting kunnen ontstaan.
V: Wat zijn de meest voorkomende defecten die de OD-nauwkeurigheid van keramische assen beïnvloeden?
A: Slijtage, microchipping, thermische uitzetting en verkeerde uitlijning zijn de meestvoorkomende redenen voor meetonnauwkeurigheden in de OD-precisie.
Conclusie
Fabrikanten zouden vandaag de dag moeten weten Hoe je nauwe OD-toleranties bereikt en nauwkeurigheid bereiken bij OD-metingen voor assen op submicronniveau om betere prestaties en betrouwbaarheid te garanderen in uiteenlopende toepassingen.
Het implementeren van AI-gestuurde hulpmiddelen en geavanceerde lasertechnologie om contactloze metingen te bevorderen, is de beste praktijk om hogere nauwkeurigheid en prestaties te garanderen in hightechtoepassingen.