新型材料的机械加工.doc

新型材料的机械加工~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 1 .陶瓷材料的加工原理及方法 l. 陶瓷材料切屑形成机理及表面缺陷的形成陶瓷材料在***或磨粒的切削刃挤压作用下, 会在刀刃附近产生裂纹,它先向下前方扩展,并沿着与最大主应力垂直的方向的包络线成长,如图 1 中裂纹扩展的路径从Ⅰ经Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ, 最终穿过自由表面形成粒状或片状的切屑。由此在切削表面Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ的区内留下凹痕,并在刀刃的后面已加工表面内因位应力而引起与表面大体垂直的裂纹等缺陷。如果切削条件合理, 裂纹将能被控制不作延伸扩展, 而只在刀刃前方的部分材料中形成破碎的切属, 如图 1中A、B 所示的破碎状态,它不深入到加工表面上,由此可获得良好质量的加工表面。 2 .陶瓷材料加工的基本方法陶瓷材料通常需经过坯料切割、磨削、研磨和抛光等工序制成所需的零件。(l )切割常用的机械切割方法有以下三类: 1 )固定磨料切割。用金刚石锯片或带锯进行切割。 2 )游离摩料切割。用盘锯、带锯加金刚石磨料或用高速磨料喷射冲击进行切割。 3 )单刃切割。采用单粒金刚石切割。为了提高切割的效率和质量,尤其对一些形状较复杂的坯件,则宜用水力切割来替代机械切割。(2 )磨削磨削几乎均应用金刚石砂轮,与磨削金属材料相比,其最大的特征是法向磨削力远大于切向磨削力, 一般要大 5~ 10倍, 在用砂轮端面磨削时, 甚至可大 20~ 30倍。因此, 磨床要有足够的刚性, 并需保持磨粒的锐利性, 同时砂轮与工件之间的压力要超过临界压力值(2~ 5MPa ) 才能保证正常的磨削。磨削陶瓷时所用的金刚石磨粉的粒度为: 粗磨 ~ ( 60 #~ 120 #), 半精磨 ~ ( 120 #~ 180 #)。精磨 ~ ( 240 #~ W40 )。通常砂轮速度选用 15~ 25m /s( 金属结合剂)或 20~ 30m / s( 树脂结合剂) 。工件送给速度 ,吃刀量为 1~2μm 。磨削时应使用水溶性乳化液或低粘度的油类切削液,以防止粉状切屑或脱落的磨粒残留在工件表面上而导致表面很伤和加速砂轮磨损。(3 )研磨和抛光它是陶瓷材料精密和超精密加工的主要方法。通过研具和工件之间的机械摩擦或机械化学作用去除余量,它使工件表面产生微小龟裂,逐渐扩展并从母体材料上剥除,达到所要求的尺寸精度和表面粗糙度。当采用细的粒度、软的研具、低的研磨压力和小的相对速度时,可获得高的表面质量和精度,但将使加工效率降低。超精密研磨和抛光时, 所用的磨粒径一般在数微米以下。为价止波加工件的氧化或因研磨液中的杂质引起表面划伤,一般要使用蒸馏水或去离子水。研磨盘的主轴应有高的回转精度和刚度,且转速不宜太高,以免振动对加工表面产生不利的影响。采用化学机械研磨和抛光由于伴随化学反应和水合反应, 因而比纯机械研磨和抛光有高的加工效率。 2 .陶瓷材料高效、高精加工方法 1. ELID 超精磨削 ELID 是电解在线修整磨削法的简称。它应用由金属结合剂和超硬微细金刚石( 或 CBN )磨料组成的砂轮,并在磨削过程中同时用电解法修锐砂轮,使砂轮始终保持锋