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陶瓷材料工件的車削
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圖1 陶瓷工件

圖2 毛坯件圖

一、陶瓷材料工件的成型

陶瓷材料有三種,(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,將陶瓷粉末混合后壓制成型,其形狀只是接近成品的毛坯,然后焙燒——機械加工(一般是粗加工)——燒結——(精加工)車削或磨削加工。
我單位曾承接某大學的十多套不同規格的模具,其中一種模具零件如圖1所示,模具的材料屬于混合陶瓷材料,其成分是ZrO2(70%~80%)、Al2O3(20%~30%),用混料機將兩種粉末混合均勻,放在一個橡膠制成的模具里成型,然后焙燒(1000℃)粉末冶金毛坯,制成的半成品再進行車削加工。
焙燒成的毛坯件如圖2所示,形狀非常不規則,加工余量過大直徑單面有10mm之多,長度余量有30mm。這是由于橡膠模具不規則所致,為脫模容易使用了橡膠材料做模具,而焙燒后陶瓷材料強度非常低,與粉筆相似,但很耐磨,車削時車刀的磨損嚴重,粉末狀的切屑使車刀后面產生磨料磨損,加工比較困難。
 

圖3 半成品件圖

圖4 木套夾具

二、陶瓷材料工件的車削

使用C616車床,裝夾方法為夾住毛坯f53mm處,用硬紙(厚約2mm)墊在零件和三爪之間,其目的是增加摩擦力,車成半成品如圖3所示。使用的車刀是90°正偏刀,刀片牌號YG8,機床轉速n=200r/min,走刀量f=0.05mm/r,進刀深度ap=2~4mm,走刀速度不能過大,如過大,就增加了軸向力,使零件往車頭方向竄動,這時零件離開頂尖造成事故。車好一頭后調頭車另一端,用同樣的方法裝夾好后,鉆頂尖孔,然后用活頂尖頂好,但頂力要適中。粗車時用75°偏刀,后角要大些,采用10°,前角采用5°,精車時換成90°正偏刀,因為車刀磨損嚴重,粗車時要將機床尾座調整好,保證零件的質量。用同上的裝夾方法將頂尖孔車去,車好f32+0.0150外圓,并車好長度19mm處。然后做一木套(如圖4所示),在木套上均勻地開三個槽,但不要開通??准庸r將木套套在工件上,用三爪卡好,然后用百分表校正。因為陶瓷材料耐磨性非常好,用工具鋼鉆頭鉆孔不能保證質量,所以先用工具鋼鉆頭鉆一孔,其直徑為f11.5mm,然后用浮動鏜刀將孔f12+0.050加工成形。

三、注意事項

  1. 裝夾方法
    因為零件材料的強度非常低,夾緊力過大,會將零件夾碎,夾緊力太小,克服不了軸向力,會造成零件竄動。采用在零件和三爪之間墊一硬紙和木質套來配合裝夾零件,實踐證明方法正確可行。
  2. 車刀磨損控制
    車刀的磨損分三個階段:1)初始階段(這一階段是車刀初用時,磨損比較快);2)正常磨損(車刀從初始磨損到車刀急劇磨損之間的一段);3)急劇磨損。
    當車削零件最后一刀時(也就是精車時),應在車刀正常磨損范圍內,因為這一段車刀磨損量小,所以每車一刀后用千分尺測量零件兩頭直徑差較少時,這時車刀的磨損可視為進入正常磨損階段。但長度較長時則難以保證,于是可采取另一種方法來解決這一難題。方法是移動尾座,當零件尚有0.5mm余量時(這時車刀的磨損必須在正常磨損階段),用千分尺測量零件兩頭尺寸,假如兩頭誤差為0.03mm,這時可調尾座,使之達到公差以內。尾座的調試方法是將百分表放在零件的外側或內側,盡量對準零件的中心,調整量可在百分表上反映出來。

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