陶瓷坯体加工中的材料分离机理及加工参数影响

摘要

陶瓷材料的强度大、硬度高、耐热性能好、耐腐蚀能力强，在航天航空、医疗、微机械等领域中逐渐得到广泛应用。其中，氧化铝陶瓷以其优良的物理化学性能及较高的强度成为应用最广泛的陶瓷材料之一。对陶瓷生坯的直接加工容易导致边缘破损及表面精度降低，而完全烧结后的陶瓷坯体强度大大提高，加工难度增加。因此采用对陶瓷生坯进行低温热处理即预烧结的工艺，不仅可以提高其机械强度，而且加工获得的结构表面质量较好。本文通过在氧化铝陶瓷坯体上铣削不同深度的微长槽研究了陶瓷坯体在铣削过程中的分离机理及加工参数的影响，并在陶瓷表面进行微孔钻削，从而获得最佳的加工条件。
　　通过单向加压的方法制备陶瓷生坯，并对其进行预烧结来提高坯体强度，利用三点抗弯强度测试实验测试了不同压力成型下材料的抗弯强度。实验数据表明，陶瓷材料的抗弯强度随着压力的增加呈线性增长。
　　由于陶瓷生坯铣削加工中材料呈颗粒状剥离，导致加工后的结构出现加工间隙，与金属加工存在很大的不同，另一方面，加工产生的絮状切屑从坯体与刀具之间的间隙流出时会对结构边缘产生挤压导致表面精度降低。基于这些特点，通过在陶瓷坯体上加工不同深度的长槽确定了加工过程中的三种材料分离机理，并研究了不同加工参数对材料分离机理的影响。分析了不同转速下刀具上吸附切屑的情况，结果表明刀具上吸附切屑的数量随着主轴转速的增加而减少。
　　通过线电极电火花磨削(WEDG)技术在线制备微细刀具，之后在预烧结陶瓷坯体上进行微孔钻削，探讨了各种工艺参数及切屑对加工结果的影响。实验结果显示，当采用D形截面刀具进行微通孔钻削时，预烧结温度应选择800℃，且加工过程中加入切削液（水）。同时，加工过程中加入的切削液会对坯体产生一定的作用力，减弱了坯体加工过程中的应力集中现象，使孔出口处的边缘破损程度降低并减少出口处的切屑堆积。最后研究了切削液对微孔加工间隙的影响，取得了加工间隙明显降低的良好效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源

1．2 课题研究背景

1．3 陶瓷微细加工技术研究进展

1．4 陶瓷材料分离机理研究概况

1．4．1 陶瓷磨削的材料分离机理

1．4．2 陶瓷切削的材料分离机理

1．4．3 切屑形成机理

1．5 本文主要工作

2 氧化铝预烧结坯体的制备及强度测试

2．1 陶瓷生坯的制备

2．2 坯体预烧结

2．3 抗弯强度测试

2．4 不同成型压力下坯体的抗弯强度

3 微细加工实验平台

3．1 微细加工装置

3．2 微细加工控制系统

3．3 微细刀具的制备

4 陶瓷坯体加工过程中的材料分离机理

4．1 陶瓷坯体加工过程中的断裂方式

4．2 长槽加工过程中的材料去除方式

4．3 不同加工参数对材料分离机理的影响

4．4 转速对刀具粘屑的影响

5 陶瓷坯体的微孔钻削

5．1 实验方法

5．2 加工参数对加工的影响

5．2．1 进给速度对加工的影响

5．2．2 坯体强度对加工的影响

5．2．3 切削液对加工的影响

5．2．4 切屑对加工的影响

5．2．5 烧结温度对加工的影响

5．2．6 转速对加工的影响

5．2．7 刀具截面对加工的影响

5．3 切削液对微孔间隙的影响

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢