『物理』より『光』！ 難敵セラミックスを制すのは『レーザ旋盤』！？
♦セラミックスの加工は難しい！
セラミックスとは「粘土、または粉末を焼いて固めたもの』で広い意味で陶磁器全般をさします。身近なものでは「食器」や「湯飲み」などが思い浮かびますが、近年では『精選または合成された原料粉末を用いて精密に調整された化学組成』と『十分に制御された製造プロセス』によってつくられた高精密なセラミックス（以下、ファインセラミックス）が誕生しており、従来に比べ高度な機能を持つことから半導体・自動車・産業用機械などの幅広い分野で使われています。
セラミックスは一般的に硬く、耐熱性・耐食性・電気絶縁性の点において他の材料よりも優れていますが、最大の短所として脆さがあります。 機械的衝撃や急激な温度の変化に弱く、工業用部品の材料としては不向きな特徴があります。
そんな硬くて脆いセラミックスを加工するにはダイヤモンド砥石を用いての研削加工が主となるため、「加工時間が長くなる」「工具摩耗が激しい」といった生産性度外視の加工と言えます。当然、加工技術としても高度になるため、加工を請け負うことが出来るメーカーも限られてきます。
♦レーザ加工の特徴がセラミックスとの相性バッチリ！
| そんな硬くて脆いセラミックスも、意外とレーザとの相性はいいんです。レーザ加工は以下の特徴からセラミックスの加工に向いている工法です。 ＜レーザ加工の特徴＞ ◆非接触な加工方法である →加工において材料との接触がないため、機械的衝撃が発生しません。他工法では難点である「硬くて脆い」影響を受けない加工方法です。薄い板でも割れることなく加工することが出来ます。 また、ツール摩耗がないため加工品質に影響が及びにくく、生産時のランニングコストを改善することが出来ます。 ◆高密度な加工方法である →集光するとスポット径φ0.1以下のツールとなります。右写真のように細やかなでエッジのある加工が出来ます。微細な孔あけもレーザが得意とする加工です。 |
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♦レーザ旋盤加工の実力をご覧あれ！
今回はレーザ加工の特徴を活かしたサンプル事例を紹介します。
φ5のセラミックス棒に溝加工と先端尖り加工をレーザで実施しました。
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１００ミクロン幅の溝加工においては、機械加工ではなかなか出来ない所業です。 レーザを用いることで微細な加工を付加することができ、且つ工具摩耗が無い加工方法のため生産におけるランニングコストを削減することが出来ます。 レーザで粗加工→研削で仕上げ加工にすることで生産性・コストの改善につながります。
今回の加工動画は、YouTubeにアップされております！是非ご覧ください！
♦加工設備のご紹介、レーザックスのLuXシリーズ！
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レーザックス本社工場で導入が進んでいるＬｕＸシリーズは、レーザ加工向けにカスタマイズされた国産の小型ＮＣ加工機です。 同時５軸制御が可能であり、今回はロータリー軸と直行２軸の３軸同時制御によりレーザ旋盤加工を実現しています。 ♧関連記事はコチラ 搭載のレーザ発振器はIPGフォトニクス社製QCWファイバーレーザー発振器。パルス発振でレーザーピーク出力をCW発振比で最大10倍まで引き上げることができるレーザー発振器です。そのため小出力かつ小型の発振器でもレーザー加工に十分な出力を得ることが出来ます。 ♧関連記事はコチラ |
◆◆◆◆◆◆レーザックスは１個の試作・テスト加工からでもＯＫ、ぜひご相談ください。◆◆◆
♦～おまけ～ セラミックス棒の加工サンプルを展示したところ…？
| セラミックス棒の加工サンプルを展示会でお披露目するために、レーザックスに今年９月に導入した３Ｄ樹脂プリンター『ダヴィンチProEVO』で本格的はサンプル台を製作してみました♬ ↓メーカＨＰより一部抜粋 ダヴィンチProEVO 「明らかな進化」産業用途としてもハイスペックな個人向け3Dプリンター ダヴィンチProEVOは10種類以上のフィラメントに対応しており、工業向けに使用される高度なフィラメントも仕様することができます。 個人レベルの3Dプリンターでありながら、産業向け3Dプリンターと比較してもハイスペックな機能を搭載した「進化系3Dプリンター」です。 2022年9月1日発売 |
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レーザックスでは加工サンプルを共通ケースに入れて展示していますが、今回のセラミックス棒の長さは１００ｍｍ。 棒を斜めにしないと入らない～！！ また、コロコロ転がるとケースに当たってサンプルが割れてしまうかも・・・ そんな不安もあり、結構凝ったサンプル台をデザインしてみました。 |
| 大満足の出来栄えで完成‼ 今年10月福岡で開催されたモノづくりフェア２０２２で初お披露目しました。 しかし、数人の方は３Ｄプリンタで製作したサンプル台に興味が行ってしまい、肝心の加工サンプルに気付いてもらえない事がありました・・（涙）。 近日中に３Ｄ樹脂プリンターの紹介記事も配信予定です。 お楽しみに～♬ |
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