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陶瓷材料工件的车削

时间: 2011-07-08 06:12 来源: 作者: 李汉民 点击:
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,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。


图1 陶瓷工件

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,车削时的磨损严重,粉末状的切屑使车刀后面产生磨损,加工比较困难。


图2 毛坯件图

二、陶瓷材料工件的车削

使用C616,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。


图3 半成品件图

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。


图4 木套

三、注意事项

1) 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。

2) 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。

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