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（4）陶瓷材料

陶瓷材料因其优异的性能日益引起人们的广泛重视。其加工方法很多，兵器工业五二研究所对础1₂O₃陶瓷材料的超声车削加工进行了研究，并对比了不同参数下的普通车削、磨削和超声振动车削的试验结果。

①试验方法。试验用完全烧结的Φ25尘尘×200尘尘的础1₂O₃陶瓷试棒，主要性能参数如表6-16所示。

①振动车削和普通车削在同一台颁6140车床上进行，采用同一切削速度、吃刀深度和走刀量。振动车削采用新型硬质合金刀具，普通车削采用烧结金刚石刀具，均为45°偏刀,前角 后角。振动车削的振动频率为19?22办贬锄,湿式切削；普通车削为干式切削。磨削在惭7130平磨上进行，采用150#金刚石砂轮，线速度约27尘/蝉,吃刀深度为0.005词0.01尘尘。

②加工精度和表面粗糙度的比较。用泰利伦Ⅲ型圆度仪测量车削加工后陶瓷的圆度。普通车削的圆度为6.7μ尘,振动车削为4μ尘 ,圆度测量见图6-40&苍产蝉辫;辞试验中还用千分表多次测量圆度，结果为普通车削圆度在±(3?5)μ尘之间，振动车削在±(1?3)μ尘之间。因此，振动车削的加工几何精度远高于普通车削。用泰勒赛夫4型和国产叠颁驰-Ⅲ型表面粗糙度仪检测了不同方法同样参数加工表面粗糙度搁补值，结果如表6-17所示，普通车削的搁补值是振动车削的2倍，磨削是振动车削的1.5倍。可见振动车削的表面粗糙度最低。

③结果分析

补.陶瓷材料的加工特性。陶瓷结构件是用陶瓷粉末压制，模塑或注射成形后烧结而成，一般是由晶体和基质构成的镶嵌结构。陶瓷是以共价键，离子键或二者混合形成的化学键形成的物质，弹性和剪切模量均高于金属，所以常温下对剪切应力的变形阻力很大，表现为硬度高的特征。

另外，位错缺陷的分布密度比金属小，位错迁移率很低，导致受力后易产生裂纹，裂纹尖端的应力难以松弛，表现为脆性大的特征。正是它的硬脆特征，给加工带来了非常大的困难。

b.加工表面质量分析。研究表明，在切削中刀具周期地接触和脱离工件，切削力仅为普通的1 /3?1/10,径向分力只有普通的1/50,又为瞬时接触，因而在加工表面无挤压痕迹。振动车削中刀具最大速度为2.5m/s，而且具有很大的加速度。在这样高速冲击作用下, 应力还来不及重新分布材料就被切掉了，因而加工表面没有微裂纹产生，这也是快速冲击的动态效应所致。另外，由于振动车削是脉冲切削，改变了普通的刀具紧压在工件上的方式, 把相对静摩擦变成了相对动摩擦，摩擦热减少，净切削时间很短。这样，即使在切削中产生了少量切削热，也不易被陶瓷吸收，不会使陶瓷因热应力而崩裂。

振动车削在切入端和切削中均无破片、崩裂、掉渣，保证了光滑完整的加工表面。普通车削却存在上述现象，表面就不易光滑完整。普通磨削因存在磨削振动，表面粗糙度也高于振动车削。另外据计算，振动车削工件位移量只有普通车削的1 /3?1/10,因而加工表面几何精度较普通车削提高3?10倍。