거의 1미터 길이의 고순도 석영관. 전체 길이에 걸쳐 직선으로 이어져야 하는 연속적인 육각형 구멍. 아주 작은 기계적 응력에도 칩이 생기고 미세 균열이 발생하는 재료.
언뜻 보기에는 단순한 석영관처럼 보입니다. 육각형 구멍이 모든 것을 바꿉니다. 기존의 내부 연삭으로는 칩이 생긴 가장자리와 미세 균열을 남기지 않고 길고 깨지기 쉬운 석영관 깊숙이 도달할 수 없습니다. 그래서 이 프리폼은 대신 다이아몬드 와이어 절단에 맡겨졌습니다.
응용 분야: 포토닉 결정 섬유 프리폼용 육각형 구멍
이 작업물은 사용될 길고 고순도의 석영관입니다. 특수 광섬유, 중공 코어 섬유 및 포토닉 결정 섬유(PCF). 이러한 고급 섬유는 공기 구멍 배열과 섬유를 통해 빛이 전파되는 방식을 제어하는 구조화된 클래딩 패턴과 같이 매우 정밀한 내부 형상에 의존합니다.
깨끗하고 직선이며 연속적인 육각형 내부 프로파일은 프리폼이 후속 섬유 인발 중에 예측 가능하게 쌓이도록 합니다. 육각형 형상은 장식이 아닙니다. 그것은 거기에 있는 이유는 6배 대칭은 공기 구멍 배열의 자연스러운 패킹 구조이기 때문입니다. 많은 PCF 설계에 사용됩니다. 튜브 길이에 따른 육각형 프로파일의 모든 변화는 인발된 섬유의 광학 성능 변화로 이어집니다.
절단 공정은 두 가지를 동시에 제공해야 합니다. 균일한 내부 형상 그리고 길고 깨지기 쉬운 작업물의 기계적 무결성. 둘 다 동시에. 거의 1미터 길이에 걸쳐. 대부분의 내부 가공 접근 방식은 둘 다 수행할 수 없습니다.
과제: 깊은 공동 + 취성 재료 + 긴 공작물
여기서의 과제는 석영 자체는 아닙니다. 다이아몬드 와이어 톱으로 석영을 절단하는 것은 잘 개발되어 있습니다. 당사의 와이어 톱 절단 개요 석영, 세라믹 및 광학 유리 전반의 일반적인 재료 거동을 참조하십시오.
과제는 조합입니다.
| 제약 | 어려운 이유 |
|---|---|
| 육각형 구멍 (둥근 모양이 아님) | 드릴링 또는 보링으로 생산할 수 없음 |
| 약 1미터 길이 | 깊이에 따라 공구 편향이 누적됨 |
| 연속 관통 구멍 | 재시작 지점 없음; 프로파일은 처음부터 끝까지 일관되어야 함 |
| 취성이 높은 고순도 석영 | 측면 힘에 의해 미세 균열이 쉽게 발생합니다. |
| 치수 정확도가 요구됩니다. | 육각형 면간 공차는 섬유 인발에 직접적인 영향을 미칩니다. |
| 손상 최소화 | 표면 아래 손상은 섬유 전송을 저하시킵니다. |
이러한 제약 조건은 서로 충돌하지 않습니다. 곱해집니다.. 두 가지를 잘 처리하는 방법도 세 번째에서 실패할 수 있습니다.
기존 방법이 한계에 부딪히는 이유
두 가지 일반적인 접근 방식이 먼저 시도되며, 둘 다 이 형상에 대해 알려진 실패 모드를 가지고 있습니다.
내부 연삭 및 연마 가공
깊은 내부 공동의 경우, 연삭 공구는 작아야 하고(맞추기 위해), 길어야 하며(도달하기 위해), 뻣뻣해야 합니다(편향을 피하기 위해) — 서로 충돌하는 세 가지 속성입니다. 공동 깊이가 증가함에 따라 실질적인 한계가 나타납니다.
- 공구 편향 — 길고 가느다란 연삭 공구가 절삭력에 의해 휘어져 육각형 평면이 평면에서 벗어납니다.
- 제한된 가공 깊이 — 특정 깊이를 넘어서면 칩 배출 및 냉각수 공급이 제대로 이루어지지 않습니다.
- Edge chipping 응력이 집중되는 육각형 모서리에서
- 미세 균열 형성 이후 섬유 인발 과정에서 전파될 수 있는 누적된 측면 힘으로부터
삽입물 또는 스페이서를 사용한 대안적 접근 방식
일부 업체에서는 완전히 깊은 내부 절단을 피합니다. 조립 별도의 부품 — 삽입물, 스페이서, 분할된 프리폼 — 으로부터 육각형 프로파일을 만듭니다. 이는 가공 문제를 해결하지만 새로운 문제를 야기합니다.
- 추가적인 조립 복잡성
- 접합 인터페이스에서의 잠재적인 치수 변동
- 고순도 응용 분야에 대한 추가 오염 위험
- 이후 섬유 인발 과정에서 도입된 변동성
고급 PCF 프리폼의 경우, 어느 경로도 이상적이지 않습니다. 내부 연삭 경로는 기술적으로 가능하지만 수율이 제한적입니다. 조립 경로는 변동성 문제를 가공에서 인발로 옮기는데, 이는 잘못된 곳입니다.
접근 방식: 정밀 다이아몬드 와이어 절단
VIMFUN은 이 프리폼을 좁은 컷, 저력 다이아몬드 와이어 공정으로 절단했습니다..
다이아몬드 와이어가 여기서 작동하는 이유:
- 절삭 공구는 길고 단단한 샤프트가 아니라 와이어 자체이므로, 연삭 공구와 달리 길이가 처짐을 복합적으로 증가시키지 않습니다.
- 절삭력은 와이어 접촉면을 따라 분산됩니다., 단위 면적당 기계적 응력이 낮습니다. 연삭 가공보다
- 제어된 연속 와이어 경로는 재시작 흔적 없이 육각형 프로파일을 추적할 수 있습니다.
- 원형 절단을 처리하는 것과 동일한 설정으로 올바른 고정 장치를 사용하면 비원형 형상에도 구성할 수 있습니다.
절삭 플랫폼에 대한 전체 배경 정보는 다음 페이지를 참조하십시오. 다이아몬드 와이어 톱 구조 그리고 전기 도금된 다이아몬드 와이어 루프 — 폐쇄 루프 와이어 아키텍처는 이러한 종류의 깊고 연속적인 프로파일 절단을 가능하게 합니다.
공정 매개변수 (사례별)
| 매개변수 | 가치 |
|---|---|
| 작업물 | 고순도 석영 튜브, ~1000mm 길이 |
| 외부 직경 | 고객 사양 |
| 육각형 평면 간 치수 | 고객 사양 |
| 다이아몬드 와이어 직경 | 0.55–0.8 mm |
| 와이어 유형 | 전기 도금된 다이아몬드 와이어 루프 |
| 와이어 장력 | 150–200 N |
| 와이어 속도 | 30~60m/s |
| 피드 속도 | 2–10 mm/min (범위의 하한) |
| 냉각수 | 화이트 미네랄 오일 |
| 기계 플랫폼 | 수평 회전 (SH150-R / SH300-R, 전체 미터 길이의 워크피스용) |
표시된 값은 고순도 석영에 대한 VIMFUN의 표준 공정 범위를 나타내며, 여러 생산 실행에서 검증되었습니다. 이 프리폼의 경우 공급 속도는 안정성을 위해 깊은 캐비티에 대한 의도적인 절충으로 범위의 낮은 쪽 끝에 있었습니다. 참조하십시오. 와이어 속도, 장력 및 공급 속도 그리고 와이어 장력 교정 이 매개변수들이 어떻게 상호 작용하는지에 대해.
결과: 전체 길이에 걸친 프로파일 일관성
다이아몬드 와이어 접근 방식은 애플리케이션이 동시에 필요로 하는 두 가지 특성을 제공했습니다.
- 프로파일 일관성 전체 ~1미터 길이에 걸쳐 — 육각형 평면이 처음부터 끝까지 평면에 유지됩니다.
- 물질적 손상 최소화 — 연마재를 사용한 깊은 캐비티 가공에 비해 육각형 모서리의 칩핑 감소, 미세 균열 발생 억제, 표면 아래 손상 감소
- 조립 이음매 없음 — 보어는 세그먼트에서 쌓이는 것이 아니라 단일 연속 형상으로 생성됩니다.
PCF 프리폼 생산의 경우, 이 세 가지 특성은 직접적으로 다음과 같이 변환됩니다. 더 예측 가능한 광섬유 인출 동작 및 완성된 광섬유의 광 성능 변동 감소. 고객은 더 이상 조립 단계의 변동을 인출로에 가져가지 않습니다.
깊은 내부 프로파일에 다이아몬드 와이어가 효과적인 이유
그것은 결국 공작물에 힘이 어떻게 가해지는지에 달려 있습니다. 연삭은 작은 공구 면적에 힘을 집중시킵니다. 다이아몬드 와이어는 유연한 절단 요소에 따라 힘을 분산시킵니다. 깊은 공동의 취성 재료의 경우, 그 단일 차이가 미세 균열과 깨끗한 프로파일을 구분하는 것입니다.
몇 가지 다른 사항도 올바르게 해야 합니다:
- 냉각 및 칩 배출 — 적절한 냉각 및 윤활 절단 영역 온도를 전체 미터에 걸쳐 안정적으로 유지하여 열 응력으로 인한 균열을 방지합니다
- 와이어 장력 안정성 — 긴 절단 경로에 걸친 균일한 장력은 육각형 평면이 평면에서 벗어나지 않도록 합니다
- 제어된 공급 속도 — 낮은 공급 속도는 사이클 시간을 안정성을 위해 희생합니다. 취성 재료 및 깊은 프로파일의 경우 올바른 절충입니다
이는 세라믹, 고급 광학 유리 및 단결정에도 적용됩니다. 힘 분산이 공구 강성보다 중요한 모든 곳입니다. 매개변수 범위는 다릅니다. 근본적인 역학은 그렇지 않습니다.
산업 및 애플리케이션
깊은 내부 프로파일을 위한 다이아몬드 와이어 절단은 다음 분야의 제조업체에 서비스를 제공합니다:
- 광자학 — PCF, 중공 코어 섬유, 특수 섬유 프리폼
- 광섬유 생산 — 프리폼 성형 및 치수 제어
- 반도체 재료 — 웨이퍼 가공용 석영 고정구 및 부품
- 고급 연구 — 레이저 시스템 및 빔 전달용 맞춤형 형상
내부 형상이 있어 기존 가공으로는 깨끗하게 도달할 수 없는 석영, 세라믹 또는 광학 유리 공작물이 있다면 동일한 접근 방식이 적용됩니다. 엄격한 치수 제약이 있는 세라믹의 관련 사례는 당사의 알루미나 세라믹 링 절단 사례 연구.
귀하의 응용 분야에도 적용할 수 있습니까?
이 중 귀하의 응용 분야와 일치하는 것이 있다면 부품 도면을 보내주십시오.
- 긴 공작물(> 500mm) 내부 프로파일
- 깊은 내부 절단이 필요한 취성 재료(석영, 고급 세라믹, 광학 유리)
- 비원형 내부 형상(육각형, 사각형, 맞춤형 모양)
- 표면 아래 손상이 제약 조건인 광자, 반도체 또는 고급 재료 응용 분야
재료, 길이, 목표 내부 프로파일 및 공차 요구 사항을 포함한 공작물 도면을 보내주시면 3영업일 이내에 공정 타당성 평가를 회신해 드리겠습니다. 형상이 당사의 범위 내에 있다면 일반적으로 생산 툴링을 확정하기 전에 검증을 위해 샘플 조각을 실행할 수 있습니다.
VIMFUN은 광자, 광섬유 생산, 반도체 재료 및 기타 첨단 기술 산업 제조업체에 고정밀 절단 솔루션을 지속적으로 지원합니다.
