陶瓷材料磨削加工的技术研究与发展现状

随着先进陶瓷材料的开发和应用的日益广泛，陶瓷材料的磨削加工技术和陶瓷材料自身特性的理论研究得到了长足的发展。本文结合了近年来相关的文献资料，对国内外陶瓷磨削的研究成果进行了系统综述，分别介绍了陶瓷材料的去除机理和陶瓷加工领域的一些新型磨削方式。     

工程陶瓷材料磨削加工技术研究

工程陶瓷材料具有优良的物理、化学、力学性能,在许多领域得到广泛的应用。磨削加工是工程陶瓷材料去除加工的基本途径。本文概述了工程陶瓷材料磨削加工机理、加工方式、表面损伤(表面裂纹、残余应力)及测试,提出了其高效高精密加工的研究方向。     

高性能陶瓷材料的精密磨削新技术

本文对高性能陶瓷材料的精密磨削进行了探讨,并分别从材料的磨削性能、砂轮参数的选择、加工机床性能等方面分析和研究及其对磨削质量的影响。     

Al2O3/TiC陶瓷材料超声辅助微磨削的磨削力试验研究

基于超声辅助微磨削加工对Al_2O_3/TiC陶瓷材料进行微磨削试验,并与传统微磨削技术进行对比。利用单因素分析法研究Al_2O_3/TiC陶瓷材料的磨削力随超声振幅、磨削砂轮转速、磨削深度、进给速度等工艺参数的变化规律,为提高加工质量和合理选择加工参数提供依据。结果表明:超声波辅助微磨削试验获得了不同磨削参数下磨削力的变化规律,磨削力随超声波振幅、主轴转速的增大而减小,随磨削深度、工件进给速度的增大而增大;在相同工艺参数下,相比传统微磨削加工,超声辅助微磨削Al_2O_3/TiC陶瓷材料可以有效降低磨削力;在保证工件加工表面质量的前提下,超声辅助微磨削加工可以采用较大的磨削深度和磨削速度,有助于提高材料的去除率和加工效率,试验还得出加工Al_2O_3/TiC陶瓷材料的最优参数组合。     

陶瓷磨削机理

高强度陶瓷材料磨削加工的高成本限制了它的广泛应用，对磨削机理的基本了解是经济高效地加工陶瓷的技术基础。本文概述了磨谢中磨粒切削陶瓷工件材料的状况。以前，关于陶瓷磨削机理的研究绝大部分都采用“压痕断裂力学”模型近似或“切削加工”模型近似。压痕断裂力学模型是把磨粒与工件的相互作用看作理想化的小规模压痕；典型的切削加工近似则把切削力的测量和磨屑及加工表面的显微观察结合起来。这两种模型近似都为陶瓷材料的磨削机理提供了重要依据。     

陶瓷磨削机理及其对表面/亚表面损伤的影响

磨削加工是先进陶瓷材料的最常用的加工方法，但常引起被加工零件的表面／亚表面损伤。不同的材料去除方式对表面／亚表面损伤有着显著的影响。若要准确预测和有效控制磨削过程对陶瓷材料造成的表面／亚表面损伤，就必须首先了解陶瓷磨削的材料去除机理及其与材料表面／亚表面损伤之问的关系。在陶瓷材料磨削机理的研究中，大多使用压痕断裂力学模型或切削加工模型近似处理。在磨削过程中陶瓷材料去除机理一般可分为脆性断裂和塑性变形两大类型。通过对不同材料去除方式对不同的表面／亚表面损伤指标的影响，得出初步结论：对材料去除方式的控制是有效预测和控制材料表面／亚表面损伤的方法。     

工程陶瓷材料磨削加工工艺研究现状与进展

工程陶瓷材料的可加工性与金属相比相差较多,其加工工艺也与金属存在很大的不同。磨削加工工艺是现今最成熟的陶瓷材料加工工艺,本文综述了近年来国内外工程陶瓷的磨削加工工艺,分析了磨床、砂轮、磨削工艺参数等因素对磨削加工的影响,并阐述了在不同工艺条件下合理选择加工参数的方法。     

高温结构陶瓷的磨削去除机理及磨削加工技术

根据高温结构陶瓷材料的特点 ,主要论述了该材料的磨削去除机理及其磨削加工技术 ,介绍了高温结构陶瓷材料的ELID磨削、延性域磨削、超声波磨削、超高速磨削、“一次行程”镜面磨削等先进磨削技术。     

一种陶瓷材料磨削加工性的综合评判方法

磨削是目前工程陶瓷的主要加工方法 ,本文以陶瓷材料的物理、力学性能为依据 ,应用模糊数学中的模糊综合评判原理 ,建立了工程陶瓷材料磨削加工性的二级模糊综合评判模型 ,提出了一种对工程陶瓷材料磨削加工性进行综合评判的新方法。选择陶瓷材料的 3个力学性能参数构成因素集合 ,根据提出的评判方法 ,对 4种典型工程陶瓷材料的磨削加工性进行评价 ,并根据综合评价指标进行排序。结果表明 ,该方法的评判结果合理 ,评价方法易于运用计算机来处理 ,简单实用。此方法将工程陶瓷材料的可加工性的评价建立在材料性能参数分析的基础上 ,在磨削加工之前确定材料的磨削加工性。评价结果对工程陶瓷材料的加工过程中工具和工艺参数的确定具有重要指导作用。     

陶瓷材料的超精密磨削加工

对陶瓷材料超精密磨削加工的研究结果表明,陶瓷等脆性材料的磨削表面粗糙度主要与砂轮的平均磨粒尺寸、进给量等因素有关。只有当金刚石砂轮的平均磨粒尺寸小于１８ ．５μｍ 时,才能在塑性磨削模式下加工出表面粗糙度为ｒｍｓ４ ．１５ｎｍ 、 Ｒａ３ ．０７ｎｍ 的高质量光滑表面。     

工程陶瓷的加工技术

主要介绍了国内外工程陶瓷材料特种加工技术如电火花加工、激光加工、高速往复磨削、复合磨削、振动钻孔、超声波微孔等6项加工技术，以及3项常规加工新技术的开发及应用近况。     

高速电主轴用陶瓷轴承套圈内表面磨削试验研究

采用金刚石砂轮对热等静压氮化硅(HIPSN)陶瓷轴承套圈进行精密磨削试验,通过磨削表面粗糙度和扫描电子显微镜(SEM)照片,分析不同磨削参数对工件磨削表面质量的影响,获得陶瓷轴承套圈内表面精密磨削加工的最佳工艺参数.试验还进行了磨削过程中磨削力的测试和比磨削能的计算,分析了陶瓷材料的去除机理.     

结合在线电解修锐高效磨削陶瓷密封件研究

本文通过设计制作金属结合剂金刚石磨具，结合电解修锐技术对Al2O3陶瓷密封进行了研磨式磨削实验在实验过程中通过检测磨具表面的磨粒出露高度及陶瓷材料的去除量，评价该磨削工艺在陶瓷材料密封件加工中的应用效果。结果表明，电解修锐可有效地修锐金属结合剂金刚石磨具，在加工过程中使磨具保持良好的切削能力，因此材料去除量较大，加大工时短，陶瓷密封件的加工成本得到控制。     

超声加工技术及其在陶瓷加工中的应用

介绍了超声加工的原理和特点,综述了国内外超声加工在陶瓷材料加工方面的应用研究,并对二维超声振动磨削加工技术在陶瓷加工中的可行性进行分析,为拓展超声加工应用领域与技术发展提供借鉴.     

陶瓷球研磨精度的在线监控

利用光线示波器和频谱分析仪,对陶瓷球研磨加工过程中磨削力和振动信号进行了测试,从时域和频域两个角度进行分析论证。分析表明:对磨削力和振动信号的监测可以有效地监控整个研磨加工过程,控制加工精度,并能够生产出高精度的陶瓷球,满足使用需求。     

Effect of machining parameters on surface integrity of silicon carbide ceramic using end electric discharge milling and mechanical grinding hybrid machining

A novel hybrid process that integrates end electric discharge (ED) milling and mechanical grinding is proposed. The process is able to effectively machine a large surface area on SiC ceramic with good surface quality and fine working environmental practice. The polarity, pulse on-time, and peak current are varied to explore their effects on the surface integrity, such as surface morphology, surface roughness, micro-cracks, and composition on the machined surface. The results show that positive tool polarity, short pulse on-time, and low peak current cause a fine surface finish. During the hybrid machining of SiC ceramic, the material is mainly removed by end ED milling at rough machining mode, whereas it is mainly removed by mechanical grinding at finish machining mode. Moreover, the material from the tool can transfer to the workpiece, and a combination reaction takes place during machining.     

陶瓷磨削材料去除机理的研究进展

磨削是目前工程陶瓷的主要加工方法，为了开发新的高效、低成本、低损伤加工陶瓷的方法，需要更深入地揭示其加工机理。介绍了陶瓷磨削的材料去除机理方面的研究进展，就其进行了一定的讨论，并得出相关的结论。     

数控机床加工圆弧曲面极值点过切问题研究

基于数控铣磨机床试切熔铸耐火陶瓷唇砖产生极值点过切现象,研究了机床进给系统引起过切的机理,提出了解决过切现象的有效方法。     

醇类陶瓷专用磨削液的作用机理研究

用添加长链醇的有机磨削液来提高工程陶瓷加工效率是一种非常有效的方法。在切入磨削试验中,陶瓷磨削效率达到了普通磨削液的2.4倍。通过应用拉曼光谱技术和纳米压痕技术对液固界面进行了物质结构分析和硬度测试,发现陶瓷和有机切削液之间的液固界面的拉曼光谱存在异常振峰,而且该异常振峰的出现与磨削表面平均硬度值的变化规律非常接近。此效应可能会改变陶瓷磨削过程中金刚石磨粒微刃的切削方式,进而影响磨削效率和加工质量,因此非常值得深入地探讨。