陶瓷材料工件的车削

图1 陶瓷工件

图2 毛坯件图 一、陶瓷材料工件的成型 陶瓷材料有三种，(1)氧化物陶瓷如Al2O3;(2)非氧化物陶瓷如SiN2、SiC;(3)混合物陶瓷如Al2O3+SiN2。陶瓷材料的毛坯可用粉末冶金方法制造，将陶瓷粉末混合后压制成型，其形状只是接近成品的毛坯，然后焙烧--机械加工(一般是粗加工)--烧结--(精加工)车削或磨削加工。 我单位曾承接某大学的十多套不同规格的模具，其中一种模具零件如图1所示，模具的材料属于混合陶瓷材料，其成分是ZrO2(70%~80%)、Al2O3(20%~30%)，用混料机将两种粉末混合均匀，放在一个橡胶制成的模具里成型，然后焙烧(1000℃)粉末冶金毛坯，制成的半成品再进行车削加工。 焙烧成的毛坯件如图2所示，形状非常不规则，加工余量过大直径单面有10mm之多，长度余量有30mm。这是由于橡胶模具不规则所致，为脱模容易使用了橡胶材料做模具，而焙烧后陶瓷材料强度非常低，与粉笔相似，但很耐磨，车削时车刀的磨损严重，粉末状的切屑使车刀后面产生磨料磨损，加工比较困难。

图3 半成品件图

图4 木套夹具 二、陶瓷材料工件的车削 使用C616车床，装夹方法为夹住毛坯f53mm处，用硬纸(厚约2mm)垫在零件和三爪之间，其目的是增加摩擦力，车成半成品如图3所示。使用的车刀是90°正偏刀，刀片牌号YG8，机床转速n=200r/min，走刀量f=0.05mm/r，进刀深度ap=2~4mm，走刀速度不能过大，如过大，就增加了轴向力，使零件往车头方向窜动，这时零件离开顶尖造成事故。车好一头后调头车另一端，用同样的方法装夹好后，钻顶尖孔，然后用活顶尖顶好，但顶力要适中。粗车时用75°偏刀，后角要大些，采用10°，前角采用5°，精车时换成90°正偏刀，因为车刀磨损严重，粗车时要将机床尾座调整好，保证零件的质量。用同上的装夹方法将顶尖孔车去，车好f32+0.0150外圆，并车好长度19mm处。然后做一木套(如图4所示)，在木套上均匀地开三个槽，但不要开通。孔加工时将木套套在工件上，用三爪卡好，然后用百分表校正。因为陶瓷材料耐磨性非常好，用工具钢钻头钻孔不能保证质量，所以先用工具钢钻头钻一孔，其直径为f11.5mm，然后用浮动镗刀将孔f12+0.050加工成形。 三、注意事项 装夹方法 因为零件材料的强度非常低，夹紧力过大，会将零件夹碎，夹紧力太小，克服不了轴向力，会造成零件窜动。采用在零件和三爪之间垫一硬纸和木质套来配合装夹零件，实践证明方法正确可行。 车刀磨损控制 车刀的磨损分三个阶段:1)初始阶段(这一阶段是车刀初用时，磨损比较快);2)正常磨损(车刀从初始磨损到车刀急剧磨损之间的一段);3)急剧磨损。 当车削零件最后一刀时(也就是精车时)，应在车刀正常磨损范围内，因为这一段车刀磨损量小，所以每车一刀后用千分尺测量零件两头直径差较少时，这时车刀的磨损可视为进入正常磨损阶段。但长度较长时则难以保证，于是可采取另一种方法来解决这一难题。方法是移动尾座，当零件尚有0.5mm余量时(这时车刀的磨损必须在正常磨损阶段)，用千分尺测量零件两头尺寸，假如两头误差为0.03mm，这时可调尾座，使之达到公差以内。尾座的调试方法是将百分表放在零件的外侧或内侧，尽量对准零件的中心，调整量可在百分表上反映出来。