關(guān)于可加工陶瓷材料機(jī)械加工技術(shù)的研究

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在現(xiàn)代技術(shù)的支持下，加工質(zhì)量與效率均得到了可靠的保障。對于可加工陶瓷材料而言，其相關(guān)產(chǎn)品在各個領(lǐng)域均扮演著重要的角色，但受材料條件的限制，其加工難度較大。本文以可加工陶瓷材料為研究對象，探討了其機(jī)械加工技術(shù)，旨在不斷提高陶瓷材料加工的水平。

關(guān)鍵詞：可加工陶瓷；材料；機(jī)械加工；技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.041

0 引言

隨著社會的發(fā)展，可加工陶瓷材料的應(yīng)用日漸廣泛，其擁有一系列顯著的優(yōu)點，逐漸成為了眾多領(lǐng)域的重要零件。近幾年，各個領(lǐng)域?qū)杉庸ぬ沾刹牧系囊蟛粩嘣龆啵芷渥陨硖匦缘挠绊?，如：脆硬性，致使其加工難度相對較大、加工成本偏高。為了充分發(fā)揮可加工陶瓷材料的作用，其機(jī)械加工技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。本文介紹了可加工陶瓷材料的概況，重點探討了其機(jī)械加工技術(shù)，旨在解決可加工陶瓷材料的加工問題，使其應(yīng)用更加廣泛。

1 可加工陶瓷材料的概況

可加工陶瓷材料是指在正常溫度環(huán)境下，利用普通切削刀具便可加工出所要求的陶瓷材料。根據(jù)其材料，它可以劃分為三種，第一種為可加工玻璃陶瓷，它是由玻璃晶化制成的多晶材料，主要的制備手段有燒結(jié)法與熔融法，其具有良好的電性能與生物活性，在諸多領(lǐng)域均有著較為廣泛的應(yīng)用，如：生物醫(yī)學(xué)、航空航天等；第二種為可加工氧化物陶瓷，它是由氧化物陶瓷材料與稀土磷酸鹽結(jié)合而成的，其擁有一定的高溫穩(wěn)定性，常用燒結(jié)法制備，其最為顯著的特性為高彎曲強(qiáng)度與硬度；第三種為可加工非氧化物陶瓷，它是由原位法制備而成的，具有良好的抗蠕變性能。對于可加工陶瓷材料而言，其具有一系列的優(yōu)點，如：耐高溫、耐酸堿、抗沖擊性等，同時其擁有高精度與較低的制作成本，因此，在各個領(lǐng)域均對其有著較大的需求。為了進(jìn)一步提高可加工陶瓷材料的質(zhì)量，本文探討了其機(jī)械加工技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容[1]。

2 可加工陶瓷材料機(jī)械加工技術(shù)

可加工陶瓷材料的硬脆性，增加了其機(jī)械加工的難度，但各個領(lǐng)域?qū)ζ渚?、形狀及質(zhì)量均有著較高的要求，因此，在實際加工過程中，應(yīng)不斷提高其加工效率、控制加工成本、保證加工質(zhì)量，以此推廣此材料的應(yīng)用。根據(jù)可加工陶瓷材料的加工情況可知，應(yīng)改進(jìn)工具性能、優(yōu)化工藝參數(shù)，并且要注重可加工陶瓷材料的選擇。在明確可加工陶瓷材料的基礎(chǔ)上，本文闡述了其機(jī)械加工技術(shù)，具體內(nèi)容如下：

2.1 材料去除特性

一方面，加工表面。在開展切削實驗過程中，以玻璃陶瓷材料為實驗對象，獲得了連續(xù)帶狀切削，其結(jié)果顯示玻璃陶瓷材料擁有良好的加工性。在實驗開展過程中，切削深度設(shè)置為1mm、切削速度設(shè)置為18～60m/min，進(jìn)給量為0.1mm/r，實驗后，根據(jù)磨削表面可掌握可加工陶瓷的塑性變形痕跡可知，在玻璃陶瓷材料含量增大的情況下，磨削表面痕跡越粗，此時材料去除效果顯著。

另一方面，去除機(jī)理。通過對稀土氧化物復(fù)合陶瓷的壓痕裂紋擴(kuò)展對比試驗可知，將CePO4加入到Ce-ZrO2中，此時材料裂紋擴(kuò)展方式出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)變，即：裂紋由貫通式長直轉(zhuǎn)變?yōu)殚g斷式彎曲，造成此情況的原因為：CePO4自身具有層片狀斷裂機(jī)制，同時，它與Ce-ZrO2結(jié)合后發(fā)生了一定的化學(xué)反應(yīng)，此時受加工應(yīng)力的影響，材料隨之出現(xiàn)了眾多淺層微裂紋，此后，微裂紋逐漸成為主要裂紋，在應(yīng)力逐漸增加的情況下，微裂紋進(jìn)一步增大，并且由間斷轉(zhuǎn)變?yōu)檫B接，從而材料極易被去除[2]。

2.2 刀具磨損

在觀察刀具磨損情況時，以云母玻璃陶瓷材料為對象，使用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行切削，此時的條件主要為：切削深度設(shè)置為2.5mm、切削速度設(shè)置為30.5m/min，進(jìn)給量為0.2mm/r，通過實驗可知，在切削初級階段，刀具出現(xiàn)了較大的磨損量，其時間較短，而此后，刀具便鈍，其磨損量逐漸減少，并且較為穩(wěn)定。同時，銑削與車削相比，在加工過程中，前者的刀具磨損量明顯大于后者。通過對刀具磨損影響的分析可知，其主要的因素為刀具角度、冷卻條件等。

對于可加工陶瓷材料而言，其特點為硬度大，在加工過程中，如果僅利用普通刀具加工，不僅刀具磨損量較大、磨損速度較快，同時也影響著零件的尺寸與質(zhì)量，因此，機(jī)械加工時應(yīng)選取適合的刀具。通過對普通刀具、高速鋼刀具與硬質(zhì)合金刀具相比，在相同的切削速度及可加工陶瓷材料條件下，硬質(zhì)合金刀具的磨損量相對較小，因此，機(jī)械加工時的刀具材料應(yīng)以硬質(zhì)合金為主。

2.3 加工工藝

由于刀具角度影響可加工陶瓷材料的切削效果，因此，在實際加工過程中，應(yīng)關(guān)注刀具的參數(shù)及其設(shè)計，經(jīng)切削正交實驗可知，刀具的參數(shù)設(shè)置應(yīng)為：在粗車外圓情況下，刀具前角應(yīng)為-3～0°，而在精車外圓情況下，其前角應(yīng)為0～2°，同時，刀具后角應(yīng)為5°，以此保證加工的空間需求，在上述參數(shù)設(shè)置后，實施機(jī)械加工，不僅減少了刀具的磨損量，延長了其使用時間，還保證了加工的質(zhì)量。

與此同時，可加工陶瓷材料機(jī)械加工的工藝參數(shù)設(shè)置也十分關(guān)鍵，它直接影響著零件的質(zhì)量及加工的效率，如果選擇硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工，此時其切削速度及進(jìn)給量均應(yīng)保持低值，以此保持零件與刀具處于低溫狀態(tài)，同時也能夠防止表面裂紋的出現(xiàn)。通過可加工玻璃陶瓷實驗研究可知，切削速度應(yīng)小于45m/min、切削深度應(yīng)小于6.5mm、進(jìn)給量應(yīng)小于0.2mm/r，同時，要結(jié)合機(jī)械加工的實際情況，考慮粗車外圓與精車外圓的不同情況，為其設(shè)置適合的切削速度及深度，以此保證加工質(zhì)量，提高刀具的耐用性[3]。

3 總結(jié)

綜上所述，隨著可加工陶瓷材料在各領(lǐng)域作用的日漸顯著，對其機(jī)械加工的要求不斷提高，為了適應(yīng)各領(lǐng)域的需求，本文介紹了幾種可加工陶瓷材料，并重點闡述了其機(jī)械加工技術(shù)，相信，隨著可加工陶瓷材料機(jī)械加工技術(shù)的改進(jìn)與優(yōu)化，可加工陶瓷材料的應(yīng)用將更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸有軍.碳納米顆粒改性碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備及其性能研究[D].華南理工大學(xué)，2014.

[2]張弘.可加工陶瓷材料機(jī)械加工技術(shù)的研究進(jìn)展[J].黑龍江科技信息，2013（29）：148.

[3]喬國朝.氮化硅陶瓷超聲振動銑磨加工表面完整性研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

作者簡介：葉婷（1983-），女，浙江義烏人，碩士，講師，主要從事：機(jī)械工廠方面研究。