陶瓷精雕機(jī)可以加工各種特種陶瓷材料，特種陶瓷，常見的有氧化鋯，氧化鋁，碳化硅氮化硅等，鑫騰輝數(shù)控為了解決陶瓷加工的難題專門研制出陶瓷精雕機(jī)，但是加工特種陶瓷的方法工藝都是有所不同的，也是眾多客戶一直想弄明白的事情，鑫騰輝數(shù)控專業(yè)生產(chǎn)銷售數(shù)控陶瓷精雕機(jī)，聯(lián)系電話136_998_99025。陶瓷精雕機(jī)加工特種陶瓷方法揭秘。特種陶瓷具有硬度高、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、航空航天等領(lǐng)域。因脆性大、韌性低、導(dǎo)熱性差等缺陷，特種陶瓷切削加工方面的文獻(xiàn)相對(duì)較少。與其它加工方式相比，切削加工具有更高的材料去除效率，在加工復(fù)雜形狀時(shí)，也具有更好的靈活性。
1 切削機(jī)理
特種陶瓷作為典型的脆性材料，其切削機(jī)理與金屬材料切削加工有著顯著區(qū)別。在常規(guī)切削加工方式下，陶瓷材料以脆性斷裂方式去除為主，一般經(jīng)歷初始裂紋的產(chǎn)生、裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展、裂紋延伸到自由表面實(shí)現(xiàn)材料的去除三個(gè)階段，通過形成粉末狀、粒狀和塊狀切屑的方式去除材料，對(duì)其切削機(jī)理的研究建立在斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)上。
(1) 裂紋的產(chǎn)生。在陶瓷材料切削過程中，通常認(rèn)為材料是連續(xù)的、各向同性的，處于平面應(yīng)變狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)部最大主應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋 。(2) 裂紋的擴(kuò)展。其判據(jù)可表述為 G ≥ Gc 或 K ≥ Kc，G 和 Gc 為機(jī)械能釋放率及其臨界值，K 和 Kc 為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度及其臨界值。(3) 切屑的形成。裂紋由刀具刃端出發(fā)向刀具前下方擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定程度后，被切削材料將發(fā)生剪切斷裂，剪切斷裂由拉應(yīng)力引起裂紋的縫端出發(fā)，逐步地朝刀具前上方擴(kuò)展，從而形成切屑。特種陶瓷在常規(guī)加工方式下，加工精度和表面質(zhì)量較差。在加工高精密零件的時(shí)候，必須采用精密和超精密加工方式。在精密和超精密加工方式下，陶瓷材料將以微小的塑性變形方式被去除。塑性切削可以大大提高陶瓷的加工質(zhì)量。用鋒利的金剛石刀具對(duì)硬脆材料進(jìn)行超精密切削的可能性，是以硬脆材料在尖銳壓頭下能夠產(chǎn)生塑性變形為基礎(chǔ)的 [7]。當(dāng)裂紋擴(kuò)展判據(jù)不滿足，但切削力超過材料本身的屈服應(yīng)力，即滿足屈服條件時(shí)，產(chǎn)生塑性變形。

2 切削刀具
特種陶瓷硬度高，采用普通刀具加工刀具時(shí)易磨損，造成零件尺寸一致性差，加工表面錐度大，因此合理選擇刀具材料變得尤為重要。在特種陶瓷切削加工中，
用硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石以及 CBN 等刀具材料，其中金剛石刀具最適合陶瓷材料的加工。
2.1 刀尖幾何形狀對(duì)特種陶瓷材料進(jìn)行超精密切削時(shí)，為了保證加工質(zhì)量，材料去除量一般都在微米量級(jí)以下，在這種情況下，主要是刀尖部分進(jìn)行切削。刀尖的幾何形狀對(duì)切削加工有著重要的影響。常見的金剛石刀具刀尖幾何形狀主要有尖刃、多棱刃、直線切削刃和曲線切削刃 ( 主要是圓弧切削刃 )。直線切削刃切削阻力小、制造容易、研磨方便，安裝調(diào)整困難。圓弧切削刃對(duì)刀容易、使用方便，刀具制造和研磨困難。國(guó)外通常采用刀尖圓弧半徑小于 1mm 甚至更小的金剛石刀具 [10]，為了實(shí)現(xiàn)塑性切削，刀具的進(jìn)給速度必須很低，導(dǎo)致材料去除率也很低。采用半徑達(dá)到 10mm的圓鼻刀對(duì) RB-SiC進(jìn)行了切削加工，在取合適的刀具前角的條件下，材料去除率較傳統(tǒng)方法提高了 15 倍。
2.2 刀具前角
刀具前角對(duì)特種陶瓷的加工質(zhì)量有著重要的影響。采用負(fù)前角可以施加壓應(yīng)力場(chǎng)，抑制被切削區(qū)域裂紋的擴(kuò)展，有助于塑性變形區(qū)的形成。采用不同的刀具負(fù)前角進(jìn)行了單晶硅的金剛石切削試驗(yàn)，其結(jié)果表明，采用前角范圍為 -15°～ -25°的車刀進(jìn)行切削時(shí)有利于抑制原子級(jí)尺寸裂紋初步擴(kuò)展成微裂紋 , 可以提高加工時(shí)的脆塑轉(zhuǎn)變臨界切深值，有利于實(shí)現(xiàn)塑性域切削。
2.3 切削刃鈍圓半徑
切削刃鈍圓是指切削刃的刃口形狀。切削刃不可能做成一條標(biāo)準(zhǔn)的幾何線，刃口形狀實(shí)際上是一條曲線，通常用圓弧來代替切削刃的刃口形狀。切削刃的鋒利程度，用在垂直于切削刃的截面內(nèi)測(cè)量的切削刃鈍圓半徑表示。在常規(guī)切削加工中，切削深度和進(jìn)給量等都遠(yuǎn)大于切削刃鈍圓半徑，可以忽略切削刃鈍圓的影響。而在切削深度和進(jìn)給量都很小的超精密切削加工中，切削刃鈍圓的影響則不容忽視。

3 加工工藝
3.1 切削速度
在特種陶瓷的切削過程中，隨著切削速度的提高，切削刃附近的陶瓷材料因溫度的升高導(dǎo)致韌性提高和屈服強(qiáng)度下降，呈現(xiàn)出由脆性斷裂轉(zhuǎn)為塑性去除的趨勢(shì)，但變化并不明顯 。用 PCD 刀具加工 Si 3N4基特種陶瓷，指出隨著切削速度的增加，材料的應(yīng)變率增大，單位時(shí)間內(nèi)的切削體積 增加，導(dǎo)致切削力隨切削速度的增大而增大，但是對(duì)于表面粗超度的影響不是很大，并且切削速度存在最佳范圍，超出此范圍，刀具的壽命會(huì)急劇降低。
3.2 進(jìn)給量
通常情況下進(jìn)給量過大會(huì)造成陶瓷零件加工表面質(zhì)量的下降，如當(dāng)切削可加工陶瓷材料時(shí)，當(dāng)進(jìn)給量大于 0.2286mm/r 時(shí)，加工表面會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重破裂，因此進(jìn)給量應(yīng)適當(dāng)取較小值。但是在 RB-SiC的切削加工中，當(dāng)進(jìn)給量從 3μm/r 提高到 72μm/r 時(shí)，表面粗超度保持在 0.2 ～ 0.3μm，進(jìn)給量對(duì)加工表面的影響幾乎可以忽略不計(jì) 。
3.3 切削深度
切削深度對(duì)可加工陶瓷加工質(zhì)量及刀具耐用度影響較小，切削深度最大可達(dá) 6.35mm。對(duì) ZrO2 和 Si 3N4 兩種陶瓷材料，隨著切削深度的減小，材料去除模式逐漸由脆性去除轉(zhuǎn)為塑性去除，在切削深度為 10μm 時(shí)，兩種材料均位于脆性去除區(qū)域，而當(dāng)切削深度為 2μm 時(shí)，兩種材料均處于塑性去除區(qū)域。

3.4 冷卻潤(rùn)滑
在進(jìn)行切削加工時(shí)，不可避免的產(chǎn)生大量的切削熱，陶瓷材料導(dǎo)熱性能很差，導(dǎo)致切削刃處與周圍基材的溫度梯度很大，過大的溫度梯度產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，使得
陶瓷易產(chǎn)生裂紋，因此應(yīng)采用有效的冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)以迅速帶走切削熱，從而提高加工質(zhì)量。
4 結(jié)論與展望
特種陶瓷在各行業(yè)的應(yīng)用日益增多。采用理論分析和試驗(yàn)研究的方法，對(duì)其切削加工機(jī)理進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行加工過程的優(yōu)化，提高單位時(shí)間材料去除量，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的高效加工，也是特種陶瓷切削加工技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。