关于可加工陶瓷材料机械加工技术的研究

摘 要：随着科学技术的快速发展，先进的机械加工技术不断涌现，在现代技术的支持下，加工质量与效率均得到了可靠的保障。对于可加工陶瓷材料而言，其相关产品在各个领域均扮演着重要的角色，但受材料条件的限制，其加工难度较大。本文以可加工陶瓷材料为研究对象，探讨了其机械加工技术，旨在不断提高陶瓷材料加工的水平。

关键词：可加工陶瓷；材料；机械加工；技术

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

0 引言

随着社会的发展，可加工陶瓷材料的应用日渐广泛，其拥有一系列显著的优点，逐渐成为了众多领域的重要零件。近几年，各个领域对可加工陶瓷材料的要求不断增多，但受其自身特性的影响，如：脆硬性，致使其加工难度相对较大、加工成本偏高。为了充分发挥可加工陶瓷材料的作用，其机械加工技术得到了人们的广泛关注。本文介绍了可加工陶瓷材料的概况，重点探讨了其机械加工技术，旨在解决可加工陶瓷材料的加工问题，使其应用更加广泛。

1 可加工陶瓷材料的概况

可加工陶瓷材料是指在正常温度环境下，利用普通切削刀具便可加工出所要求的陶瓷材料。根据其材料，它可以划分为三种，第一种为可加工玻璃陶瓷，它是由玻璃晶化制成的多晶材料，主要的制备手段有烧结法与熔融法，其具有良好的电性能与生物活性，在诸多领域均有着较为广泛的应用，如：生物医学、航空航天等；第二种为可加工氧化物陶瓷，它是由氧化物陶瓷材料与稀土磷酸盐结合而成的，其拥有一定的高温稳定性，常用烧结法制备，其最为显著的特性为高弯曲强度与硬度；第三种为可加工非氧化物陶瓷，它是由原位法制备而成的，具有良好的抗蠕变性能。对于可加工陶瓷材料而言，其具有一系列的优点，如：耐高温、耐酸碱、抗冲击性等，同时其拥有高精度与较低的制作成本，因此，在各个领域均对其有着较大的需求。为了进一步提高可加工陶瓷材料的质量，本文探讨了其机械加工技术的相关内容[1]。

2 可加工陶瓷材料机械加工技术

可加工陶瓷材料的硬脆性，增加了其机械加工的难度，但各个领域对其精度、形状及质量均有着较高的要求，因此，在实际加工过程中，应不断提高其加工效率、控制加工成本、保证加工质量，以此推广此材料的应用。根据可加工陶瓷材料的加工情况可知，应改进工具性能、优化工艺参数，并且要注重可加工陶瓷材料的选择。在明确可加工陶瓷材料的基础上，本文阐述了其机械加工技术，具体内容如下：

2.1 材料去除特性

一方面，加工表面。在开展切削实验过程中，以玻璃陶瓷材料为实验对象，获得了连续带状切削，其结果显示玻璃陶瓷材料拥有良好的加工性。在实验开展过程中，切削深度设置为1mm、切削速度设置为18～60m/min，进给量为0.1mm/r，实验后，根据磨削表面可掌握可加工陶瓷的塑性变形痕迹可知，在玻璃陶瓷材料含量增大的情况下，磨削表面痕迹越粗，此时材料去除效果显著。

另一方面，去除机理。通过对稀土氧化物复合陶瓷的压痕裂纹扩展对比试验可知，将CePO4加入到Ce-ZrO2中，此时材料裂纹扩展方式出现了明显的转变，即：裂纹由贯通式长直转变为间断式弯曲，造成此情况的原因为：CePO4自身具有层片状断裂机制，同时，它与Ce-ZrO2结合后发生了一定的化学反应，此时受加工应力的影响，材料随之出现了众多浅层微裂纹，此后，微裂纹逐渐成为主要裂纹，在应力逐渐增加的情况下，微裂纹进一步增大，并且由间断转变为连接，从而材料极易被去除[2]。

2.2 刀具磨损

在观察刀具磨损情况时，以云母玻璃陶瓷材料为对象，使用硬质合金刀具进行切削，此时的条件主要为：切削深度设置为2.5mm、切削速度设置为30.5m/min，进给量为0.2mm/r，通过实验可知，在切削初级阶段，刀具出现了较大的磨损量，其时间较短，而此后，刀具便钝，其磨损量逐渐减少，并且较为稳定。同时，铣削与车削相比，在加工过程中，前者的刀具磨损量明显大于后者。通过对刀具磨损影响的分析可知，其主要的因素为刀具角度、冷却条件等。

对于可加工陶瓷材料而言，其特点为硬度大，在加工过程中，如果仅利用普通刀具加工，不仅刀具磨损量较大、磨损速度较快，同时也影响着零件的尺寸与质量，因此，机械加工时应选取适合的刀具。通过对普通刀具、高速钢刀具与硬质合金刀具相比，在相同的切削速度及可加工陶瓷材料条件下，硬质合金刀具的磨损量相对较小，因此，机械加工时的刀具材料应以硬质合金为主。

2.3 加工工艺

由于刀具角度影响可加工陶瓷材料的切削效果，因此，在实际加工过程中，应关注刀具的参数及其设计，经切削正交实验可知，刀具的参数设置应为：在粗车外圆情况下，刀具前角应为-3～0°，而在精车外圆情况下，其前角应为0～2°，同时，刀具后角应为5°，以此保证加工的空间需求，在上述参数设置后，实施机械加工，不仅减少了刀具的磨损量，延长了其使用时间，还保证了加工的质量。

与此同时，可加工陶瓷材料机械加工的工艺参数设置也十分关键，它直接影响着零件的质量及加工的效率，如果选择硬质合金刀具进行加工，此时其切削速度及进给量均应保持低值，以此保持零件与刀具处于低温状态，同时也能够防止表面裂纹的出现。通过可加工玻璃陶瓷实验研究可知，切削速度应小于45m/min、切削深度应小于6.5mm、进给量应小于0.2mm/r，同时，要结合机械加工的实际情况，考虑粗车外圆与精车外圆的不同情况，为其设置适合的切削速度及深度，以此保证加工质量，提高刀具的耐用性[3]。

3 总结

综上所述，随着可加工陶瓷材料在各领域作用的日渐显著，对其机械加工的要求不断提高，为了适应各领域的需求，本文介绍了几种可加工陶瓷材料，并重点阐述了其机械加工技术，相信，随着可加工陶瓷材料机械加工技术的改进与优化，可加工陶瓷材料的应用将更加广泛。

参考文献：

[1]陆有军.碳纳米颗粒改性碳化硅陶瓷基复合材料的制备及其性能研究[D].华南理工大学，2014.

[2]张弘.可加工陶瓷材料机械加工技术的研究进展[J].黑龙江科技信息，2013（29）：148.

[3]乔国朝.氮化硅陶瓷超声振动铣磨加工表面完整性研究[D].哈尔滨工业大学，2013.

作者简介：叶婷（1983-），女，浙江义乌人，硕士，讲师，主要从事：机械工厂方面研究。