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工程陶瓷的切削加工（下）

工程陶瓷 7.有哪些高效切削陶瓷的方法？ (1)离子束加热切削：某些陶瓷材料可采用离子束加热切削。如硼硅酸玻璃及莫来石(3Al2O3、2SiO2)，当加热温度分别达到900 K(约630℃)和1200K。(约900℃)时，其切削机理由脆性破坏转变为塑性变形，这就是玻璃的高温软化机理。 si3N4陶瓷也可以采用加热切削。由于si3N4陶瓷硬度高、韧性好、耐热冲击，当加热到1470 K(约1200℃)时仍不产生裂纹，切屑一直呈流油压钻线型，表面粗糙度值较小。 (2)采用CBN刀具进行切削：CBN(立方氮化硼)刀具具有接近金刚石的硬度和抗压强度，热稳定性很高，其耐热性达1400℃～1500℃，比金刚石的耐热性(700℃～800℃)高出近一倍。CBN刀具具有较低的摩擦系数和良好的导热性，且其导热系数随着切削温度的提高而逐渐增加，使刀尖处切削温度降低，减小刀具的扩散磨损，有利于提高加工精度。 CBN刀具不适于低速切削，它是以负前角和高速切削时产生的高温，不断地软化切削区中极微小范围内的被切削材料来进行切削的。一般应选择较高的切削速度。用CBN刀具切削si3N4陶瓷时， c=60～90 m/min，刀具磨损较小。CBN刀具脆性较大，强度和韧性差，切削时宜选择较小的切削深度和进给量。 工程陶瓷 8.采用PCD刀具切削陶瓷的实例有哪些？陶瓷材料的加工，一般采用金刚石磨轮进行磨削，但生产效率低。如果采用PCD刀具进行切削加工，可明显地提高生产效率，降低生产成本。 (1)车削Al2O3陶瓷：采用 13mm圆形金刚石刀片，牌号为日本产的DA100。切削用量为： c=30～60m/min，ap＝1.5～非标螺栓2mm，f=0.05～O.12mm/r。采用湿式切削，加工效率为5～14cm /min，是金刚石磨轮磨削的3～8倍。 (2)铣削氧化模拟仪铝陶瓷耐火砖：氧化铝陶瓷的密度为1.53g/cm ，抗压强度为1840MPa，抗弯强度为720MPa。采用DA100圆刀片，切削用量为 c=216m/min，ap＝0.5mm，进给量为f=0.05～0.12mm/z，切削48min，刀具只磨损0.1mm左右。 (3)车削氮化硅陶瓷：氮化硅陶瓷密度为3.15g/cm ，硬度为HV900～1000，抗弯强度为400MPa。采用 13mm圆刀片, c=50～80m/min，ap＝1～2mm，f=0.05～0.2mm/r。加工效率为10～32cm /min，是金刚石磨轮磨削的3～10倍。 工程陶瓷 9.工程陶瓷有哪些磨削特点？尽管对工程陶瓷材料切削加工的研究取得了很大进展，但距完全实用化还相差甚远。目前，工程陶瓷的机械加工仍普遍使用传统的加工方法，即用金刚石磨轮磨削、研磨和抛光。磨削占工程陶瓷机械加工总量的20％，而切削加工只占10.4％。工程陶瓷的磨削有以下特点： (1)磨轮磨损大，磨削比小：工程陶瓷的去除机理是脆性破坏，与磨削金属不同。金属材料是淮北市还多路推动示范利用靠塑性变形生成连续切屑而去除的，而工程陶瓷则是靠脆性龟裂破坏产生微细粉末状切屑而去除的。粉末状切屑很容易磨损磨轮上的结合剂，造成金刚石颗粒脱落。被磨削的陶瓷材料断裂韧度越大，加给磨轮的力就越大，磨轮的磨损也就越严重。可见，断裂韧度大的陶瓷材料，磨削比小，磨削效率低。为了提高陶瓷机械零件的工作可靠性，必须改善陶瓷材料的性能，其中就包括提高陶瓷材料的断裂韧度。而断裂韧度的提高，必然使磨削更加困难。 (2)磨削力大，磨削效率低：陶瓷材料在磨削时，切向磨削力FC与径向磨削力FP的比值，比磨削钢时(FC/FP＝0.3～0.5)小得多，一完结通常需求的实验般FC/FP＜0.1。磨削陶瓷材料时，径向磨削力FP大，作用于磨轮轴上的力就大，轴的弹性变形也随之加大，容易产生振动而影响加工表面质量，降低磨削效率。 (3)磨削后陶瓷零件强度降低：陶瓷零件的强度随着磨削条件不同而变化。影响强度变化的因素包括磨轮粒度、载荷作用时间以及周围气氛条件等。金刚石磨轮鲫鱼养殖的粒度不同，磨后表面粗糙度不同，零件的抗弯强度也随之变化。当Si3N4、SiC、AlN等陶瓷零件表面粗糙度值约为1 m时，零件的强度就要降低。表面粗糙度值越大，抗弯强度越低。另外，载荷作用时间越长，陶瓷零件的断裂应力越小，强度越低。 工程陶瓷 10.磨削工程陶瓷时怎样选择金刚石磨轮？工程陶瓷是高硬度材料，磨削时依靠磨粒切削刃的瞬间冲击使材料内部产生裂纹，产生脆性破坏而形成切屑。因此，应当选用颗粒最强韧、破碎最小的金刚石磨轮。金刚石磨粒有天然金刚石磨粒(D)、人造金刚石磨粒(SD)和镀镍或铜的包衣人造金刚石磨粒(SDC)。天然金刚石资源少，价格昂贵，金刚石磨轮多用SD和SDC制造。一般金刚石磨粒的种类是根据结合剂和磨削材料作相应选择的。树脂结合剂磨轮用较脆弱的磨粒；金属结合剂磨轮则需要强韧的磨粒；树脂结合剂用的SD磨粒显微组织为不规则晶体，性质脆弱，破碎性大；金属结合剂用的SD磨粒显微组织为短粗块状结构，性质强韧，破碎性小。SDC磨粒是用树脂结合剂在SD磨粒表面镀镍或铜，从而减少磨粒的表面缺陷，并通过增大磨粒的表面积来增加磨粒的保持力。SDC用的很多，在磨削Al2O3陶瓷时，磨削效率比使用SD磨粒高出两倍。磨削工程陶瓷时，应根据陶瓷材料的种类选择不同结合剂的金刚石磨轮。一般情况下，金属结合剂磨轮适于磨削Al2O3、SiO2等氧化物系陶瓷材料；树脂结合剂磨轮适于磨削Si3N4和SiC等非氧化物陶瓷。用金属结合剂磨轮磨削气孔率较大的76％Al2O3陶瓷时，单位宽度切除率约为树脂结合剂磨轮的两倍。而用金属结合剂磨轮磨削SiC陶瓷的效果却不如树脂结合剂磨轮，原因在于磨削这种高密度、高强度的非氧化物陶瓷时，磨粒切削刃的磨损比结合剂的磨损速度快，易引起 钝齿 色彩管理现象，故用树脂结合剂磨轮效果好些。 金刚石磨轮 蜗轮蜗杆11.提高陶瓷材料磨削效率的方法有哪些？ (1)采用新型金刚石磨轮磨削：开发和使用新型金刚石磨轮，是提高陶瓷材料磨削效率的有效途径。如特殊填料磨轮(见图12－2)，它是在磨轮结合剂中渗入一种特殊填料。用它对热压Si3N4陶瓷进行平面磨削，磨削比大幅度提高，同时也解箱包搭扣决了原金属结合剂磨轮锋利度差的问题。磨削蓝宝石时，磨轮的耐用度比原金属结合剂磨轮提高30％，加工表面粗糙度值也减小了。还有铸铁结合剂磨轮，它与树脂结合剂磨轮相比，允许背向吃刀量大，磨削比也大。铸铁结合剂磨轮价格便宜，取材方便，磨轮修整容易，修整效率比青铜结合剂磨轮高75％。 (2)复合磨削磨轮磨削法：此法是在磨轮侧面进行放射状导电处理，使磨轮和工件问产生脉冲放电。这是靠磨轮机械去除和靠放电熔化去除材料的复合磨削法。用此法磨削陶瓷，表面缺陷小，磨削效率高。 (3)超声波振动磨削法4年扩面成范围：用此法可在Al2O3陶瓷上(0.38mm厚)加工 1mm小孔，还可在0.5mm厚的Al2O3板材上加工 0.冷藏设备76～12mm的孔，每个孔的加工时间只需5～15s。还可以加工螺纹、沟槽、小深孔等。用空心钻具也可以加工数毫米直径的硅镁加气混凝土空心轻质隔墙板JC680⑴997孔。