高速磨削陶瓷的實驗幾何形狀加工測量顯微鏡

一種高效低成本的陶瓷加工技術(shù)——激光加熱輔助磨削熱壓氮
化硅陶瓷(HPSN)技術(shù)，并優(yōu)選其加工參數(shù)和應(yīng)用于此技術(shù)的專用砂
輪。

  陶瓷材料被公認(rèn)為是一種典型的硬脆材料，本研究目的是
通過對熱壓氮化硅陶瓷材料的預(yù)加熱或同時加熱以提高其塑性，采
用這種方法，可以將切削深度提高20倍，同時能夠在不損傷表面和
亞表面的情況下保持陶瓷材料的塑性去除模式。作為硬脆材料的陶
瓷是典型的難加工材料，這是由于其具有高硬度、高脆性和高的耐
磨性等性能。已有的研究表明，要想獲得高質(zhì)量的加工表面，只有
使用金剛石砂輪對陶瓷進行塑性磨削。即磨削深度必須小于1微米
，這使得加工成本非常高。許多學(xué)者嘗試用不同的方法來解決這一
難題，高速磨削陶瓷就是一種非常有效的加工方法，但加工成本仍
居高不下。多年來，人們一直都在探索一種既能夠提高加工效率、
又能夠降低成本的方法。

  從高速磨削陶瓷的實驗中，可以觀察到磨削溫度對陶瓷表
面質(zhì)量的影響，并注意到提高陶瓷的表面溫度有助于獲得更好的表
面質(zhì)量和更容易去除材料。

(1)激光輔助磨削陶瓷的摩擦學(xué)研究：
在激光加熱陶瓷材料時摩擦系數(shù)與砂輪磨損間的關(guān)系。
  (2)研究陶瓷熔化和軟化的臨界溫度與達到最理想塑性表
面所需溫度的相互關(guān)系。
  (3)陶瓷性能與摩擦磨損現(xiàn)象之間的關(guān)系(從質(zhì)、量兩個角
度)。(4)實驗中采用了小功率激光器，下一步研究應(yīng)考察更大功率
激光器的加熱效果。

盡管陶瓷零件在使用時可以長時間、高標(biāo)準(zhǔn)地保證其功能和質(zhì)
量，但由于其加工成本太高，以至于這種材料無法得到廣泛應(yīng)用，
其中如磨削、珩磨、研磨和拋光等常規(guī)精加工方法占據(jù)加工成本的
主要部分。另外，目前仍然沒有理想的方法來精確、經(jīng)濟地加工出
孔、凹槽、球面、刻槽等復(fù)雜形狀。超聲波研磨加工和電火花去除
加工比較適合加工這些復(fù)雜幾何形狀，但存在一些明顯的缺點：電
火花加工只能用來加工導(dǎo)電材料，超聲波研磨的局限性是材料去除
率低，模具磨損快，加工精度低。因此近年來以陶瓷材料的高精度
、低成本加工技術(shù)為研究對象，開展了許多卓有成效的研究和優(yōu)化
。

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