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陶瓷加工方法分类及主要问题

文章出处:微汉迪 人气:发表时间:2017-07-14 11:52

1.加工方法

依结构陶瓷产品性能要求的不同、工艺不同有很多的加工方法,一般还是以机械加工为主。陶瓷材料的精加工,依据加工能量方式的不同可分为力学、化学、光学、电学、电化学、光化学方式共六大类加工方法。其中化学方式有蚀刻和化学抛光;电学方式有电火花加工、电子束加工、离子束加工和等离子体加工,光学方式有激光加工。电化学方式有电解抛光。光化学方式有光刻技术。但常见的以力学方式为主。力学加工方式可分为两大类:磨料加工和刀具加工。刀具加工主要是指切割加工,而磨料加工技术磨料所处状态又分为固结磨料加工、悬浮磨料加工和自由磨料加工。
   根据设定的工件和工具的相对位置关系可将机械加工方法大致分为两种方式:强制进给方式和压力进给方式,强制进给方式为普透机床上所用的加工方式,根据机床的动态精度,决定吃刀深度设定值及工件的精度(母性原则),玻化砖的磨削加工就属于这种加工方式,这种方式的特点是加工形状精确。加工效率高。
   压力进给方式(以研磨为例)是在磨具、工件表面的突起部分进行选择性加工,从而提高精度的方式。加工平面、球、圆筒等比较简单的形状时,如果注意磨具的形状精度,就能使加工精度优于机床精度,这是这种加工方式的特点。以往,需进行精加工时,通常采用压力进给方式,但是必须指出的是这种加工方式缺乏形状赋予性。另外,还存在如下缺点:需要较长的加工时间,磨具通过一次的磨除量也很难确定。通常采用工件与磨具之间大的接触面积形式,因此适用于加工光洁度要求较低的面。
   采用磨料加工时,磨料不同的支撑方式会使加工特性发生变化。具体讲,可以是磨削砂轮或徐附磨具(磨料粘附在布、纸上而成的磨具,如砂布、砂纸等)那样固结的方式;也可将悬浮磨料分散在工具表面或使磨料以三维自由度运动(如研磨、滚筒抛光、粘弹性流动加工等);或悬浮磨料在一个方向上高速运动,冲击工件,形成切割或抛光效果(如喷射加工)。此外,磨料的支撑是刚性的、弹性的还是粘弹性的,也将影响磨料分担荷皿和吃刀深度,使加工机理发生变化。
  用以往的加工方法进行微细加工时,作用在工具上的压力过大,很难避免其变形破坏,因此以波束形式供给加工能量,例如激光加工、离子束加工等就属于这种方式。

  这些加工方法中,机械加工方法的效率高,因而在工业上获得广泛应用,特别是金刚石砂轮磨削、研磨和抛光较为普遍。进行表面精加工时,可采用上图中1~57~1015所示的方法,其他加工方法大多适用于打孔、切割或微加工等。切割时大多用金刚石砂轮进行磨削切割,打孔时按照不同孔径分别进行超声波加工、研磨或磨削方式加工。

  2.结构陶瓷加工的主要问题

  结构陶瓷加工虽然有许多方法,但加工成本高,加工效率低,加工精度差。其主要原因之一是结构陶瓷的硬度非常高。

对于结构陶瓷,未烧体或焙烧体主要用切削加工进行粗加工,烧结后用磨削进行精加工。

  根据情况不同,也可以不经加工,直接磨削加工烧结体使之达到设计精度。

  就加工过程而言,结构陶瓷与金属零件几乎是相似的,但结构陶瓷的加工余量则大得多。未烧体或焙烧体结构陶瓷粗加工时,易于出现强度不足或表面加工缺陷问题,或由于装卡不充分等原因,而不能获得所要求的最终加工形状。由于烧结时不能保持收缩均匀,在粗加工时就要使尺寸不要太靠近最终尺寸,所以留有的精加工的余量就大。对于金属加工,精加工余量如考虑热变形和热处理产生的黑皮,则应尽可能留百分之几毫米。对结构陶瓷加工来说,精加工余量则需有几毫米甚至十几毫米。加工余量大,生产率降低,生产成本升高。

结构陶瓷加工的另一个问题是加工刀具费用大。结构陶瓷的切削加工需使用高价的烧结金刚石、CBN刀具,精加工也是以金刚石砂轮为主,因此刀具费用要高出金属切削所用刀具数十倍至百倍。此外,结构陶瓷的强度对于加工条件是敏感的,难于实现高效率加工

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