基于数控精雕机的氧化铝陶瓷板钻孔的工艺分析

吴文涛

摘 要 采用数控精雕数控机床针对工程陶瓷钻孔难加工性问题，以氧化铝陶瓷板为加工对象。在现有的加工条件下采用环切走刀和小进给量钻孔的两种不同的孔加工方法，为工程陶瓷材料的孔加工方法提供了选择的多样性。

关键词 数控精雕机；工程陶瓷；钻孔加工工艺

0 引 言

工程陶瓷具有高耐磨损、高硬度、耐热特性、抗腐蚀等诸多优越性能，被广泛应用于各个行业领域，但是工程陶瓷材料的加工性能差，对其加工质量的要求又严格，在一定程度上限制了对它的应用。在实际生产过程中工程陶瓷的返工和报废的情况非常多，这些情况不仅提高了加工成本，还降低了企业的利润，使得企业在市场上缺乏竞争力。针对工程陶瓷难加工的问题，本文以氧化铝陶瓷板为加工对象进行多孔加工分析。

1 工程陶瓷多孔加工试验

1.1 加工设备和冷却

加工设备为北京精雕睿雕数控加工机床，加工过程中使用切削液对磨头与工件进行冷却，并起到冲削、清洗的作用。

1.2 刀具的选择

由于氧化铝工程陶瓷硬度大和脆性大的特性，我们选用镀有金刚石磨粒直径为5 mm的平底磨头和直径为6毫米的金刚石套料钻磨头，采用铣削环切走刀方式和小进给量钻孔的方式分别进行加工。

1.3工程陶瓷数控精雕机磨削钻孔加工工艺

通过应用北京精雕数控机床提供的数控编程软件加工氧化铝陶瓷多孔板，孔的直径均为6mm（见图1）。

（1）铣削环切走刀法加工

打开数控编程软件，选中需要加工的圆孔，打开工具栏下的刀具路径，选择路径向导，在系统方法下找到区域加工组，走刀方式选择环切走刀，加工深度选择5（见图2），点击下一步，由于系统材料库中没有氧化铝陶瓷材料这一项，在吃刀深度这一栏中改为0.01（见图3），点击下一步，在加工路径参数下点击完成（见图4），最终生成刀具路径（见图5），然后在工具栏中选择模拟加工（见图6）。

在实际加工中加工刀具选用镀有金刚石磨粒直径为5mm的平底磨头。假如我们在加工过程中选用和被加工孔直径大小相同的金刚石磨头对其加工的话，发现在机床主轴高速度运转的时候，金刚石磨头接触到硬度很大的氧化铝工程陶瓷时会产生很大的接触力，使得磨头发生一点点的抖动，最终导致加工孔的直径偏大，加工尺寸得不到保障，所以我们选用比孔径稍小的磨头来加工，以保证加工尺寸。

（2）钻孔方式加工

打开数控编程软件，选中需要加工的圆孔，打开工具栏下的刀具路径，选择路径向导，在系统方法下找到区域加工组，走刀方式选择钻孔，加工深度选择5，点击下一步，由于系统材料库中没有氧化铝陶瓷材料这一项，在吃刀深度这一栏中改为0.01，点击下一步，在加工路径参数下点击完成，最终生成刀具路径，在工具栏中选择模拟加工。

实际加工中加工刀具选用金刚石套料钻磨头，在加工过程中发现陶瓷材料极易发生崩裂的小豁口，通过对比分析查看资料，我们得出产生这种情况的原因是磨头在开始磨削陶瓷时，也就是磨头在刚开始接触到氧化铝工程陶瓷时，磨头对工程陶瓷产生很大的压力，使得工程陶瓷的表面产生细小的裂痕，如果在这个时候不及时采取任何保护措施的话，细小的裂纹会逐渐扩展到周围，并且在加工过程中所产生应力的作用下，被加工陶瓷的加工表面会出现崩落和缺口，从而出现了崩豁现象。

为了防止在加工过程中陶瓷产品表面出现崩豁和细小裂痕的现象，我们通过在工程陶瓷的上下表面分别添加上压板和下支撑板的方法，让崩豁和细小裂纹的现象减少了很多。分析得出这是因为上压板对被加工陶瓷的表面施加了预应力，减小了磨削时所产生的应力，防止了陶瓷表面细小裂纹的扩展，从而避免了陶瓷表面发生崩豁的现象；下支撑板的添加使得工程陶瓷材料底部所受到的应力减小，从而防止了在快加工结束时发生崩豁的现象。

2 结 语

采用不同的加工工艺方法和工装夹具会直接影响到工程陶瓷加工的表面质量和加工速度，采用铣削环切走刀方式的加工方法，加工工件的质量可以保证，但是加工速度很慢；采用钻孔方式的加工方法，加工质量难以保证，加工速度较快，但是通过在陶瓷表面添加上压板和下支撑板的方法，有效地避免了崩豁和微裂痕的现象，不仅保证了产品质量，还提高了加工速度。

参 考 文 献

[1]金志浩，高積强，乔冠军.工程陶瓷材料[M].西安交通大学出版社.2000.

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