アルミナ・セラミックス用スレッドの加工方法

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アルミナセラミックスは、その高硬度、耐高温性、耐食性などの特性から、航空宇宙、電子通信、医療機器などの分野で広く使用されている。しかし、その高い硬度と脆性は、ねじ加工を大きな技術的課題ともしている。

1、 酸化アルミニウム・セラミックスねじ加工における課題と解決策
アルミナセラミックスのモース硬度は、ダイヤモンドに次ぐレベル9に近いが、靭性が低く、加工時にエッジの折れや断片化などの問題が発生しやすい。従来の金属加工法（通常のタッピング加工など）をそのままアルミナセラミックスのねじ加工に適用することは難しく、次のような技術革新が必要である：

1. 特別装備： セラミック精密彫刻機を採用し、その高剛性構造は振動を低減することができ、保護システムは効果的に工作機械にセラミック粉末の損傷を分離することができます。
2. 超硬切削工具： ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素（CBN）切削工具を使用し、耐摩耗性と切削効率を向上させる。
3. パラメータの最適化： 切削速度の低減、送り速度の制御、加工ストレスの最小化、材料損傷の回避。

2、 酸化アルミニウムセラミックねじ加工のコアプロセス

1. タッピング加工
   -適用シーン小径(<30mm)で中程度の精度が要求される内ねじ加工。
   -技術的なポイント
   -フレキシブルなタッピングクランプを使用することで、工作機械の軸方向の送り誤差を補正し、正確なピッチを確保。
   -プログラム作成には、主軸回転数と送り速度（送り速度＝回転数×リード）を厳密に合わせ、G84/G74コマンドで右ねじ/左ねじの制御を行う必要があります。
2. フライスねじ加工
   -メリット大径・高精度のねじ加工に適し、工具寿命はタップの10倍以上。
   -実施方法3軸リンクCNCシステムを通じて、ねじ切り加工はG02/G03スパイラル補間命令を使用して完成され、柔軟な直径調整をサポートし、特に深いねじと大きなピッチの要件に適しています。
3. 超音波アシスト加工
   -原理：高周波振動を利用してセラミックスの局所的な塑性変形を誘発し、脆性破壊のリスクを低減する。
   -効果加工面粗さはRa0.4μmに達し、加工精度は30%以上に向上した。
4. レーザー加工
   -特長非接触加工、工具摩耗なし、マイクロメートルレベルのねじ構造を扱うことができる、熱影響部が小さい、精密電子部品に適している。

3、 酸化アルミニウム・セラミックスねじ加工用焼結プロセス
酸化アルミニウム・セラミックねじ山の加工における革新的な方法は、焼結技術によってねじ山を形成することである。具体的な手順は以下の通りである：

1. タイヤブランクの準備： アルミナ造粒粉を乾燥させ、等方圧プレス機でプレスし、加工用アルミナタイヤブランクを得る。
2. スレッド処理： タイヤブランクにねじ山を加工し、ねじ山付きタイヤブランクを得る。
3. 勾配分割焼成： スレッド付きタイヤブランクは、室温から1600℃まで36時間から58時間、勾配分割焼成プロセスを用いて連続焼結され、連続焼結プロセス中に34時間から52時間かけて温度が連続的に段階的に上昇する。焼結後、冷却して一体化したネジ山を持つアルミナセラミック製品を得る。

この工程は、アルミナセラミックスの焼結収縮率を厳密に制御することができ、焼結後のねじ切り製品が均一な仕様と十分な精度を持つことを保証します。

4、 品質管理のポイント

1. 寸法精度： 公差を±0.01mm以内に管理した座標測定器によるリアルタイムモニタリング。
2. 表面処理： 鏡面処理にはダイヤモンド研磨液を使用し、粗さは≦Ra0.2μm。
3. 組成検査： アルミナの純度が99.5%以上であることを確認し、性能に影響を及ぼす不純物を避けるために分析する。

以上のような方法とプロセスによって、このような問題を解決することができる。 アルミナセラミックス を効果的に解決し、より多くの分野への応用を促進することができる。