陶瓷(ceramics)是一种通过高温烧结而成的无机非金属材料,具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损及抗热冲击等优点。近年来,随着陶瓷增韧强化技术的进步以及机械加工方法的开发,陶瓷的应用范围迅速扩大。
1.加工方法
按照供给能量的方式,可将目前陶瓷的加工方法进行分类,具体情况如下图所示。
陶瓷材料的常用加工方法分类图
这些加工方法中,机械加工方法的效率高,因而在工业上获得广泛应用,特别是金刚石砂轮磨削、研磨和抛光较为普遍。进行表面精加工时,可采用上图中1~5,7~10和15所示的方法,其他加工方法大多适用于打孔、切割或微加工等。切割时大多用金刚石砂轮进行磨削切割,打孔时按照不同孔径分别进行超声波加工、研磨或磨削方式加工。
2.陶瓷加工的主要问题
陶瓷加工虽然有许多方法,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。
对于陶瓷,未烧体或焙烧体主要用切削加工进行粗加工,烧结后用磨削进行精加工。
根据情况不同,也可以不经加工,直接磨削加工烧结体使之达到设计精度。
就加工过程而言,陶瓷与金属零件几乎是相似的,但陶瓷的加工余量则大得多。未烧体或焙烧体陶瓷粗加工时,易于出现强度不足或表面加工缺陷问题,或由于装卡不充分等原因,而不能获得所要求的最终加工形状。由于烧结时不能保持收缩均匀,在粗加工时就要使尺寸不要太靠近最终尺寸,所以留有的精加工的余量就大。对于金属加工,精加工余量如考虑热变形和热处理产生的黑皮,则应尽可能留百分之几毫米。对陶瓷加工来说,精加工余量则需有几毫米甚至十几毫米。加工余量大,生产率降低,生产成本升高。
陶瓷加工的另一个问题是加工刀具费用大。陶瓷的切削加工需使用高价的烧结金刚石、CBN刀具,精加工也是以金刚石砂轮为主,因此刀具费用要高出金属切削所用刀具数十倍至百倍。此外,陶瓷的强度对于加工条件是敏感的,难于实现高效率加工