非伝統的な機械加工プロセスを理解する
「非従来型機械加工」または「最新の機械加工方法」とも呼ばれる非伝統的機械加工は、電気、熱、光、電気化学エネルギー、化学エネルギー、音響エネルギー、および特別な機械的エネルギーを使用して除去する機械加工方法です。変形、特性の変更、またはプレートの材料。
穴あけ、中ぐり、切削、フライス加工、およびその他の従来の機械加工プロセスは、刃先を備えた従来の工具を使用して実行されます。これらの従来の機械加工方法は、機械加工プロセスの基礎であるにもかかわらず、技術と時間の進歩とともに時代遅れになっています.
この記事では、従来とは異なる機械加工プロセスの定義、アプリケーション、図、特性、種類、作業、利点、および欠点について説明します。
非伝統的な機械加工とは?
非伝統的な機械加工法は、従来の機械加工の欠点を克服するための最先端の技術です。超音波加工、レーザー ビーム加工、ウォーター ジェット加工、砥粒ウォーター ジェット加工、電子ビーム加工などは、この加工プロセスの例です。
現代の技術を利用して製品が製造される場合、それは型にはまらない、非伝統的、または最新の機械加工プロセスとして知られています。この技術は、あらゆる硬度、強度、靭性、または脆性の金属または非金属材料で作られた、複雑で微細な表面の低剛性の物体を機械加工するために使用できます。超仕上げ、鏡面仕上げ、ナノスケール (原子) 加工の一部の技術は、すべて同時に使用できます。
アプリケーション
特定の用途に適したさまざまな種類があるため、非伝統的な機械加工の用途は非常に広範です。以下は、これらの加工方法が使用されるいくつかの領域です。
機械加工プロセスの中には、複雑な形状の穴やキャビティを持つ金型や部品の機械加工に使用されるものがあります。硬質合金や硬化鋼など、硬くてもろいさまざまな材料特性を持つ材料を機械加工するために使用されます。深い微細穴、形穴、深い溝、狭いスリット、薄切りなど、従来にない加工を行います。
- 従来とは異なる機械加工手順を使用して硬質表面をフライス加工するのと同じように、従来とは異なる機械加工方法を使用して金型を設計します。従来とは異なる機械加工方法を使用して、通常の手順では機械加工できない複数の硬質金属を加工できます。
- 自動車業界では、燃料噴射システムのノズルに非常に小さな直径の穴を開けるために、従来とは異なる方法も使用されています。従来とは異なる機械加工方法を使用して歯車を加工することもできます。
- 薄い金属板に複雑なデザインを加工するには、レーザー ビーム加工など、従来とは異なる多くの加工プロセスが使用されます。
- ガラス、セラミック、石英などの壊れやすい材料の切断には、アブレイシブ ジェット加工などの従来にない機械加工手順を使用できます。
- 従来とは異なる機械加工プロセスを使用して、切削工具を加工できます。
- 最新の機械加工は、複雑な航空機部品の作成に利用されるため、航空宇宙産業では非常に重要です。
特徴
以下は、従来とは異なる機械加工プロセスの特徴です:
<オール>非伝統的な機械加工プロセスの種類
以下は、非伝統的な機械加工プロセスのさまざまな方法です:
放電加工（EDM）:
放電加工または電解加工とも呼ばれる EDM は、加工液に浸された 2 つの極間のパルス放電によって引き起こされる電食を使用して導電性材料をエッチングするための非伝統的な加工技術です。この工程の基本設備が放電加工機です。以下に、放電加工の特徴をいくつか示します。
- 切削力のない機械加工;
- バリ、工具の跡、溝などの欠陥がないこと
- 従来の機械加工では切削が困難な素材や複雑な形状のワークの加工が可能
- ツールの電極材料は、ワークピースの材料よりも硬くする必要はありません。
- 電気機械加工を採用すれば、自動化は簡単です。
- 用途によっては、処理後に表面に形成された変成層をさらに除去する必要があります。
- 作動流体の精製および処理中に発生する煙害への対処が難しい
アプリケーション:
以下は、非伝統的な機械加工プロセスのアプリケーションです:
- 金型や部品に複雑な形状の穴や空洞を加工する;
- 硬質合金や硬化鋼など、さまざまな硬くて脆い材料を機械加工できます。
- 微細深穴、曲穴、深溝、狭スリット、薄切などの加工
- 切削工具、サンプル プレート、スレッド リング ゲージなどの切削および測定機器はすべて機械加工可能です。
EDM の図:
電解加工:
ワークピースは、電解プロセスにおける陽極溶解の原理に基づいて、成形された陰極の助けを借りて、特定の形状とサイズに機械加工されます。電解加工は、難削材、複雑な形状、薄肉製品に大きなメリットをもたらします。砲身のライフリング、ブレード、一体型インペラ、金型、プロファイル穴と部品、面取り、およびバリ取りは、すべて電解加工の例です。電解加工技術は、多数の製品の加工において、かけがえのないものではないにしても、重要な役割を担っています。
利点:
- 幅広い加工サービス。電解加工は、強度、硬度、靭性などの機械的または物理的品質を損なうことなく、ほぼすべての導電性材料を処理でき、材料の金属組織は機械加工後にほとんど影響を受けません。硬質合金、耐熱合金、硬化鋼、ステンレス鋼、その他の難削材の加工によく使用されます。
- 高い製造率
- 特に表面加工における優れた加工品質
- 変形可能な部品や薄壁の加工に使用できます。
- 電解加工プロセス中、工具とワークピース間の接触、機械的な切削力、残留応力や変形、バリやバリはありません。
短所:
- 加工精度と加工速度が低い
- 高価な機械加工。アイテムごとの追加コストが高いほど、バッチは小さくなります。
電解加工の図:
レーザー加工
加工を実現するために、レーザーは光エネルギーを使用して、レンズによって集光された後、焦点で高いエネルギー密度に達し、材料を溶融または蒸発させ、非常に短い時間で除去します。レーザー加工は、材料の無駄を減らし、大規模な製造で目に見えるコスト効果をもたらし、切断対象物に高い柔軟性をもたらすという利点を提供します。レーザー技術は主にヨーロッパで、高級な車体やベース、航空機の翼、宇宙船の胴体などの独自の材料を溶接するために使用されています。
レーザー溶接、レーザー切断、表面改質、レーザー マーキング、レーザー穴あけ、微細加工と光化学蒸着、ステレオリソグラフィー、レーザー エッチング、およびその他のレーザー加工方法が、最もよく利用されるアプリケーションです。
レーザー加工の図:
電子ビーム加工
高エネルギー収束電子ビームの熱効果またはイオン化効果を利用した材料の加工は、電子ビーム加工 (EBM) として知られています。高エネルギー密度、強力な溶け込み、広範囲の一度の溶融深さ、大きな溶接幅比、速い溶接速度、小さな熱影響ゾーン、および小さな動作変形はすべて利点です。
電子ビーム加工の被削材は多種多様で、切削面積が非常に小さい場合があります。加工精度はナノメートル単位で測定できるため、分子または原子の加工が可能です。大幅な生産性;機械加工による汚染はほとんどありませんが、機械加工設備のコストは高くなります。微細な穴、小さなスリット、その他の複雑な形状の作成に使用できます。微細リソグラフィーや溶接にも使用できます。自動車製造業における電子ビーム加工の主な用途は、真空電子ビーム溶接ブリッジ シェル技術です。
イオンビーム加工
真空状態では、イオンビーム加工は、イオン源によって生成されたイオン流をワークピースの表面に加速および集中させることによって達成されます。イオン流密度とイオンエネルギーを正確に調整することで、加工効果を完全に調整でき、ナノメートル、分子、原子レベルでの超精密加工が可能になります。イオン ビーム加工は、汚染が少なく、応力や歪みが少なく、加工する材料に柔軟に対応できますが、かなりのコストがかかります。
イオン ビーム加工は 2 つのフェーズで使用できます。エッチングとコーティング。
- エッチング加工:イオン エッチングを使用して、ジャイロスコープのエア ベアリングと動圧モーターの溝を高分解能、高精度、再現性で加工します。集積回路、光電子デバイス、光集積デバイスなどの高精度グラフィックスのエッチングは、イオン ビーム エッチングのもう 1 つの用途です。イオン ビーム エッチングは、透過型電子顕微鏡用の標本を作成するために材料を薄くするためにも使用されます。
- イオン ビーム コーティング加工:イオン ビーム コーティング加工には、スパッタリング蒸着とイオン プレーティングの 2 種類があります。金属または非金属膜は、金属または非金属表面にメッキでき、さまざまな合金、化合物、または特定の合成材料、半導体材料、および高融点材料もイオンコーティングでメッキできます。潤滑膜、耐熱膜、耐磨耗膜、加飾膜、電気膜などへのイオンビームコーティングが可能です。
プラズマアーク加工
プラズマ アーク加工は、プラズマ アークの熱エネルギーを使用して金属または非金属を切断、溶接、および溶射する、従来とは異なる加工技術です。箔や薄板の溶接が可能で、キーホール効果があり、片面溶接、両面フリーフォーミングが可能です。プラズマアークは、エネルギー密度が高く、アーク柱温度が高く、貫通力が高い。厚さ 10 ～ 12 mm の鋼の場合、面取りは不要で、完全な溶込みと両面成形を 1 つのステップで完了でき、溶接速度が速く、生産性が高く、応力変形が最小限に抑えられます。設備が複雑でガスの使用量が多いため、屋内での溶接にしか向いていません。
工業生産で広く使用されており、特に軍事用途での銅および銅合金、チタンおよびチタン合金、合金鋼、ステンレス鋼、モリブデンの溶接、およびチタン合金のミサイルシェルや一部の航空機が使用される航空宇宙などの最先端の産業技術に使用されています。薄肉容器が使用されています。
超音波加工
超音波加工は、超音波振動をツールとして小振幅の振動と、ワークとの間の液体中の遊離砥粒によって処理された表面にパンチすることにより、ワークの表面に徐々に亀裂を生じさせます。ピアシング、切断、溶接、ネスティング、および研磨はすべて、超音波加工の一般的なアプリケーションです。あらゆる材料を機械加工できますが、さまざまな硬くて脆い非導電性材料を高精度で優れた表面品質で低速度で切断するのに特に適しています。ガラス、石英、セラミック、シリコン、ゲルマニウム、フェライト、宝石、ヒスイなどのさまざまな硬くて脆い材料の切断、スロット、ネスティング、彫刻、バッチでの小さな部品のバリ取り、金型の研磨表面、および砥石のドレッシングはすべて超音波加工の例です。
化学機械加工
化学加工では、ワークピースの目的の形状、サイズ、または表面を得るために、酸、アルカリ、または塩溶液を使用して部品の材料を腐食または溶解します。この加工方法は、広大な領域を薄くしたり、薄肉のオブジェクトに複雑な穴を開けたりするのに最適です。広範囲の加工に適しており、一度に多くの部品を処理できます。硬度、強度問わず、切れる金属ならなんでも加工できます。張力、亀裂、またはバリがなければ、表面粗さは Ra1.252.5m に達し、使いやすく、狭い溝や穴の加工には使用できず、表面粗さや傷などの欠陥の除去には適していません。
ラピッド プロトタイピング
最新の CAD/CAM 技術、レーザー技術、コンピューター数値制御技術、精密サーボ ドライブ技術、および新しい材料技術をすべて使用して、RP 技術を開発および組み合わせています。成形材料が異なるため、いくつかのタイプのラピッド プロトタイピング システムでは成形原理とシステムの機能が異なります。しかし、根底にある技術は変わらず、「レイヤーごとに製造し、レイヤーごとに重ねる」。数学の積分手順に似ています。外観に関しては、高速プロトタイピング技術は「3d プリンター」に似ています。
製品設計 (CAD) データを直接受け取り、金型、カッター、治具を必要とせずに、新しい製品サンプル、金型、またはモデルを迅速に作成できます。その結果、RP テクノロジの広範な採用と展開により、新製品の開発にかかる時間が大幅に短縮され、開発費が節約され、開発の質が向上します。これは、従来の「除去技術」から現在の「成長法」まで、金型製作から金型を使わないものづくりまで、製造業におけるRP技術の革新的な意義です。ラピッド プロトタイピング技術は、航空、航空宇宙、自動車、通信、医療、電子機器、家電、玩具、軍事機器、工業用モデリング (彫刻)、建築模型、機械製造など、さまざまな業界で使用できます。
従来とは異なる機械加工プロセスの詳細については、以下のビデオをご覧ください:
従来とは異なる加工方法の長所と短所
利点:
以下は、さまざまな用途における従来とは異なる加工方法の利点です。
高精度 :正確さは、規模の大小にかかわらず、今日の企業にとって大きな関心事です。非伝統的な機械加工方法で作られたアイテムと比較すると、従来の機械加工方法では精度の低い結果が得られます。高精度の結果、型にはまらない機械加工は現代に適しており、従来の機械加工技術を置き換えるために使用できます。
ノイズが少ない :非伝統的な機械加工プロセスは、従来の機械加工方法に取って代わる優れた方法であるため、周囲環境の騒音公害を減らすのに役立ちます。プロセスは無音であるため、特定の非伝統的な機械加工プラントは住宅地に配置できます。
高生産 :従来の加工手順と比較すると、最新の、または型にはまらない加工方法は、高い生産率を促進します。これは、従来とは異なるアプローチが従来の方法よりも迅速かつ正確に機能するためです。
廃棄物の削減 :古い機器での作業は、廃棄物の管理を非常に困難にします。チップは期限内に処分する必要があり、より多くの労力が必要になります。一方、非伝統的な機械加工技術では、廃棄物がまったく発生しないか、扱いや処分が簡単な微細なゴミが発生します。
ツールの摩耗なし :非伝統的な機械加工手順では、工具とワークピースの間に接触がないため、工具の摩耗がありません。これにより、ツールの故障の可能性がなくなり、ツールの摩耗や破損が防止されます。
短所:
非従来型の機械加工方法の優れた利点にもかかわらず、いくつかの制限が依然として発生します。以下は、さまざまな用途におけるこの機械加工プロセスの欠点です。
高い初期費用 :機械部品と並行して動作する多くの電気部品で構成されているため、従来とは異なる機械加工プラントをセットアップするための初期コストは、一般的な機械加工プラントよりも高くなります。このため、小規模および家内企業は使用できません。
高電力要件 :非伝統的な機械加工プラントは、標準的な機械加工プラントよりも大幅に多くの電力を必要とします。これは、ツールとワークピースの間の接触が不足しているためであり、ツールの表面を処理するためにより多くのエネルギーを使用する必要があります.
複雑なメカニズム :非伝統的な機械加工プロセスは、一般的な機械加工手順とは対照的に、より高度なメカニズムを備えています。非伝統的な機械加工方法では、オペレーターは関連する手順を処理するのに十分な熟練を必要とします。プラントが何らかの理由で故障した場合、熟練した専門家が修理する必要があります。
金属除去率の低下 :標準的な機械加工手順と比較すると、非伝統的な機械加工方法では金属除去率が低くなります。したがって、非伝統的な手順は大規模な製品には適していません。
柔らかい素材には不向き :従来とは異なる加工方法の切削アクションは、通常、ワークピースの温度が局所的に上昇することによって引き起こされます。その結果、この方法はゴムやプラスチックなどの柔らかい材料を切断するのには適していません。ワークピースが焼けてしまうからです。
結論
「非従来型機械加工」または「最新の機械加工方法」とも呼ばれる非伝統的機械加工は、電気、熱、光、電気化学エネルギー、化学エネルギー、音響エネルギー、および特別な機械的エネルギーを使用して除去する機械加工方法です。変形、特性の変更、またはプレート材料。加工方法には、EDM、電解加工、レーザー、EBM、イオンビーム加工などが含まれます。これで、非伝統的な加工方法の定義、用途、特性、種類、加工、長所と短所を説明するこの記事は終わりです。
読書から多くのことを学べることを願っています。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう。また会いましょう!
製造プロセス