基于數(shù)控精雕機(jī)的氧化鋁陶瓷板鉆孔的工藝分析

吳文濤

摘 要 采用數(shù)控精雕數(shù)控機(jī)床針對工程陶瓷鉆孔難加工性問題，以氧化鋁陶瓷板為加工對象。在現(xiàn)有的加工條件下采用環(huán)切走刀和小進(jìn)給量鉆孔的兩種不同的孔加工方法，為工程陶瓷材料的孔加工方法提供了選擇的多樣性。

關(guān)鍵詞 數(shù)控精雕機(jī)；工程陶瓷；鉆孔加工工藝

0 引 言

工程陶瓷具有高耐磨損、高硬度、耐熱特性、抗腐蝕等諸多優(yōu)越性能，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，但是工程陶瓷材料的加工性能差，對其加工質(zhì)量的要求又嚴(yán)格，在一定程度上限制了對它的應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)過程中工程陶瓷的返工和報(bào)廢的情況非常多，這些情況不僅提高了加工成本，還降低了企業(yè)的利潤，使得企業(yè)在市場上缺乏競爭力。針對工程陶瓷難加工的問題，本文以氧化鋁陶瓷板為加工對象進(jìn)行多孔加工分析。

1 工程陶瓷多孔加工試驗(yàn)

1.1 加工設(shè)備和冷卻

加工設(shè)備為北京精雕睿雕數(shù)控加工機(jī)床，加工過程中使用切削液對磨頭與工件進(jìn)行冷卻，并起到?jīng)_削、清洗的作用。

1.2 刀具的選擇

由于氧化鋁工程陶瓷硬度大和脆性大的特性，我們選用鍍有金剛石磨粒直徑為5 mm的平底磨頭和直徑為6毫米的金剛石套料鉆磨頭，采用銑削環(huán)切走刀方式和小進(jìn)給量鉆孔的方式分別進(jìn)行加工。

1.3工程陶瓷數(shù)控精雕機(jī)磨削鉆孔加工工藝

通過應(yīng)用北京精雕數(shù)控機(jī)床提供的數(shù)控編程軟件加工氧化鋁陶瓷多孔板，孔的直徑均為6mm（見圖1）。

（1）銑削環(huán)切走刀法加工

打開數(shù)控編程軟件，選中需要加工的圓孔，打開工具欄下的刀具路徑，選擇路徑向?qū)В谙到y(tǒng)方法下找到區(qū)域加工組，走刀方式選擇環(huán)切走刀，加工深度選擇5（見圖2），點(diǎn)擊下一步，由于系統(tǒng)材料庫中沒有氧化鋁陶瓷材料這一項(xiàng)，在吃刀深度這一欄中改為0.01（見圖3），點(diǎn)擊下一步，在加工路徑參數(shù)下點(diǎn)擊完成（見圖4），最終生成刀具路徑（見圖5），然后在工具欄中選擇模擬加工（見圖6）。

在實(shí)際加工中加工刀具選用鍍有金剛石磨粒直徑為5mm的平底磨頭。假如我們在加工過程中選用和被加工孔直徑大小相同的金剛石磨頭對其加工的話，發(fā)現(xiàn)在機(jī)床主軸高速度運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，金剛石磨頭接觸到硬度很大的氧化鋁工程陶瓷時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的接觸力，使得磨頭發(fā)生一點(diǎn)點(diǎn)的抖動(dòng)，最終導(dǎo)致加工孔的直徑偏大，加工尺寸得不到保障，所以我們選用比孔徑稍小的磨頭來加工，以保證加工尺寸。

（2）鉆孔方式加工

打開數(shù)控編程軟件，選中需要加工的圓孔，打開工具欄下的刀具路徑，選擇路徑向?qū)?，在系統(tǒng)方法下找到區(qū)域加工組，走刀方式選擇鉆孔，加工深度選擇5，點(diǎn)擊下一步，由于系統(tǒng)材料庫中沒有氧化鋁陶瓷材料這一項(xiàng)，在吃刀深度這一欄中改為0.01，點(diǎn)擊下一步，在加工路徑參數(shù)下點(diǎn)擊完成，最終生成刀具路徑，在工具欄中選擇模擬加工。

實(shí)際加工中加工刀具選用金剛石套料鉆磨頭，在加工過程中發(fā)現(xiàn)陶瓷材料極易發(fā)生崩裂的小豁口，通過對比分析查看資料，我們得出產(chǎn)生這種情況的原因是磨頭在開始磨削陶瓷時(shí)，也就是磨頭在剛開始接觸到氧化鋁工程陶瓷時(shí)，磨頭對工程陶瓷產(chǎn)生很大的壓力，使得工程陶瓷的表面產(chǎn)生細(xì)小的裂痕，如果在這個(gè)時(shí)候不及時(shí)采取任何保護(hù)措施的話，細(xì)小的裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)展到周圍，并且在加工過程中所產(chǎn)生應(yīng)力的作用下，被加工陶瓷的加工表面會(huì)出現(xiàn)崩落和缺口，從而出現(xiàn)了崩豁現(xiàn)象。

為了防止在加工過程中陶瓷產(chǎn)品表面出現(xiàn)崩豁和細(xì)小裂痕的現(xiàn)象，我們通過在工程陶瓷的上下表面分別添加上壓板和下支撐板的方法，讓崩豁和細(xì)小裂紋的現(xiàn)象減少了很多。分析得出這是因?yàn)樯蠅喊鍖Ρ患庸ぬ沾傻谋砻媸┘恿祟A(yù)應(yīng)力，減小了磨削時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，防止了陶瓷表面細(xì)小裂紋的擴(kuò)展，從而避免了陶瓷表面發(fā)生崩豁的現(xiàn)象；下支撐板的添加使得工程陶瓷材料底部所受到的應(yīng)力減小，從而防止了在快加工結(jié)束時(shí)發(fā)生崩豁的現(xiàn)象。

2 結(jié) 語

采用不同的加工工藝方法和工裝夾具會(huì)直接影響到工程陶瓷加工的表面質(zhì)量和加工速度，采用銑削環(huán)切走刀方式的加工方法，加工工件的質(zhì)量可以保證，但是加工速度很慢；采用鉆孔方式的加工方法，加工質(zhì)量難以保證，加工速度較快，但是通過在陶瓷表面添加上壓板和下支撐板的方法，有效地避免了崩豁和微裂痕的現(xiàn)象，不僅保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還提高了加工速度。

參 考 文 獻(xiàn)

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