陶瓷(ceramics)是一種通過高溫?zé)Y(jié)而成的無機(jī)非金屬材料,具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損及抗熱沖擊等優(yōu)點(diǎn)。近年來,隨著陶瓷增韌強(qiáng)化技術(shù)的進(jìn)步以及機(jī)械加工方法的開發(fā),陶瓷的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。
1.加工方法
按照供給能量的方式,可將目前陶瓷的加工方法進(jìn)行分類,具體情況如下圖所示。
陶瓷材料的常用加工方法分類圖
這些加工方法中,機(jī)械加工方法的效率高,因而在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用,特別是金剛石砂輪磨削、研磨和拋光較為普遍。進(jìn)行表面精加工時,可采用上圖中1~5,7~10和15所示的方法,其他加工方法大多適用于打孔、切割或微加工等。切割時大多用金剛石砂輪進(jìn)行磨削切割,打孔時按照不同孔徑分別進(jìn)行超聲波加工、研磨或磨削方式加工。
2.陶瓷加工的主要問題
陶瓷加工雖然有許多方法,但加工成本高,加工效率低,加工精度差。其主要原因之一是陶瓷的硬度非常高。
對于陶瓷,未燒體或焙燒體主要用切削加工進(jìn)行粗加工,燒結(jié)后用磨削進(jìn)行精加工。
根據(jù)情況不同,也可以不經(jīng)加工,直接磨削加工燒結(jié)體使之達(dá)到設(shè)計精度。
就加工過程而言,陶瓷與金屬零件幾乎是相似的,但陶瓷的加工余量則大得多。未燒體或焙燒體陶瓷粗加工時,易于出現(xiàn)強(qiáng)度不足或表面加工缺陷問題,或由于裝卡不充分等原因,而不能獲得所要求的最終加工形狀。由于燒結(jié)時不能保持收縮均勻,在粗加工時就要使尺寸不要太靠近最終尺寸,所以留有的精加工的余量就大。對于金屬加工,精加工余量如考慮熱變形和熱處理產(chǎn)生的黑皮,則應(yīng)盡可能留百分之幾毫米。對陶瓷加工來說,精加工余量則需有幾毫米甚至十幾毫米。加工余量大,生產(chǎn)率降低,生產(chǎn)成本升高。
陶瓷加工的另一個問題是加工刀具費(fèi)用大。陶瓷的切削加工需使用高價的燒結(jié)金剛石、CBN刀具,精加工也是以金剛石砂輪為主,因此刀具費(fèi)用要高出金屬切削所用刀具數(shù)十倍至百倍。此外,陶瓷的強(qiáng)度對于加工條件是敏感的,難于實(shí)現(xiàn)高效率加工