關于可加工陶瓷材料機械加工技術的研究

摘 要：隨著科學技術的快速發(fā)展，先進的機械加工技術不斷涌現，在現代技術的支持下，加工質量與效率均得到了可靠的保障。對于可加工陶瓷材料而言，其相關產品在各個領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，探討了其機械加工技術，旨在不斷提高陶瓷材料加工的水平。

關鍵詞：可加工陶瓷；材料；機械加工；技術

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，逐漸成為了眾多領域的重要零件。近幾年，各個領域對可加工陶瓷材料的要求不斷增多，但受其自身特性的影響，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，其機械加工技術得到了人們的廣泛關注。本文介紹了可加工陶瓷材料的概況，重點探討了其機械加工技術，旨在解決可加工陶瓷材料的加工問題，使其應用更加廣泛。

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法與熔融法，其具有良好的電性能與生物活性，在諸多領域均有著較為廣泛的應用，如：生物醫(yī)學、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合而成的，其擁有一定的高溫穩(wěn)定性，常用燒結法制備，其最為顯著的特性為高彎曲強度與硬度；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，在各個領域均對其有著較大的需求。為了進一步提高可加工陶瓷材料的質量，本文探討了其機械加工技術的相關內容[1]。

2 可加工陶瓷材料機械加工技術

可加工陶瓷材料的硬脆性，增加了其機械加工的難度，但各個領域對其精度、形狀及質量均有著較高的要求，因此，在實際加工過程中，應不斷提高其加工效率、控制加工成本、保證加工質量，以此推廣此材料的應用。根據可加工陶瓷材料的加工情況可知，應改進工具性能、優(yōu)化工藝參數，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上，本文闡述了其機械加工技術，具體內容如下：

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，切削深度設置為1mm、切削速度設置為18～60m/min，進給量為0.1mm/r，實驗后，根據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，去除機理。通過對稀土氧化物復合陶瓷的壓痕裂紋擴展對比試驗可知，將CePO4加入到Ce-ZrO2中，此時材料裂紋擴展方式出現了明顯的轉變，即：裂紋由貫通式長直轉變?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制，同時，它與Ce-ZrO2結合后發(fā)生了一定的化學反應，此時受加工應力的影響，材料隨之出現了眾多淺層微裂紋，此后，微裂紋逐漸成為主要裂紋，在應力逐漸增加的情況下，微裂紋進一步增大，并且由間斷轉變?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，使用硬質合金刀具進行切削，此時的條件主要為：切削深度設置為2.5mm、切削速度設置為30.5m/min，進給量為0.2mm/r，通過實驗可知，在切削初級階段，刀具出現了較大的磨損量，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量，因此，機械加工時應選取適合的刀具。通過對普通刀具、高速鋼刀具與硬質合金刀具相比，在相同的切削速度及可加工陶瓷材料條件下，硬質合金刀具的磨損量相對較小，因此，機械加工時的刀具材料應以硬質合金為主。

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，應關注刀具的參數及其設計，經切削正交實驗可知，刀具的參數設置應為：在粗車外圓情況下，刀具前角應為-3～0°，而在精車外圓情況下，其前角應為0～2°，同時，刀具后角應為5°，以此保證加工的空間需求，在上述參數設置后，實施機械加工，不僅減少了刀具的磨損量，延長了其使用時間，還保證了加工的質量。

與此同時，可加工陶瓷材料機械加工的工藝參數設置也十分關鍵，它直接影響著零件的質量及加工的效率，如果選擇硬質合金刀具進行加工，此時其切削速度及進給量均應保持低值，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。通過可加工玻璃陶瓷實驗研究可知，切削速度應小于45m/min、切削深度應小于6.5mm、進給量應小于0.2mm/r，同時，要結合機械加工的實際情況，考慮粗車外圓與精車外圓的不同情況，為其設置適合的切削速度及深度，以此保證加工質量，提高刀具的耐用性[3]。

3 總結

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

參考文獻：

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

[2]張弘.可加工陶瓷材料機械加工技術的研究進展[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，2013.

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