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陶瓷材料的切削特性

内容导读:陶瓷材料的切削特性与金属材料相比有明显的不同,在金属材料的切削过程中.三个切削分力中,主切削力Fc最大,而在陶瓷材料的切削过程中,背向力Fp最大.这主要是由于陶瓷材料本
陶瓷材料的切削特性与金属材料相比有明显的不同,在金属材料的切削过程中.三个切削分力中,主切削力Fc最大,而在陶瓷材料的切削过程中,背向力Fp最大.这主要是由于陶瓷材料本身的材料特性,使得陶瓷材料的加工难度增加。

单面氧化铝陶瓷基板
1.刀具磨损
在陶瓷的切削过程中,刀具磨损是最明显的特征。由于陶瓷材料在切削过程中很少产生塑性变形,所以刀具主要以后刀面的磨损为主、前刀面磨损量很少,同时刀具的弯损状态受刀具材料、刀具形状、切削用量、冷却液以及陶瓷材料本身性能等因素影响。
(1) Al203陶瓷  
Al2 03陶瓷的离子键与共价键之比约为6:4,位错分布密度小.很难产生塑性变形。
(2) Si3N4陶瓷
Si3N4陶瓷的离子键与共价键之比约为3:7.因各向异性强,原子滑移面少,滑移方向非限定,变形困难,即使在高温下也不易产生变形。
(3) Zr02陶瓷
Zr02陶瓷的离子键与共价键之比约为7:3,比较容易产生剪切滑移变形,韧性较高。
(4) SiC陶瓷
SiC陶瓷的离子键与共价键之比约为1:9,因各向异性强,高温条件下原子都不易滑移,故切削加工更困难。

2.切削力
通常情况下,与切削金属过程产生的连续切削情况不同,陶瓷材料切削过程中主要是以脆性崩除方式为主.通过切削AI2 03、Si3 N4、Zr02和SiC等陶瓷材料,发现在三个切削分力中,主切削力Fc并不是最大,背向力Fp是最大的,这也是切削硬脆性材料的共同特点,原因在于切削硬脆性材料时,材料硬度高,刀具切削刃很难切人。同时,这也与陶瓷材料的磨削加工过程中的法向磨削分力远大于切向磨削分力类似。

3.切削温度
目前,对陶瓷材料切削温度的研究相对较少。有学者研究了金刚石刀具切削堇青石陶瓷材料的切削温度,发现随着切削速度的增加,堇青石陶瓷材料的切削温度呈上升趋势。当切削速度秒为80m/min时,堇青石陶瓷材料干切时的温度大约为700℃,明显高于有冷却条件下的切削温度。显然低速切削和增加冷却液的条件下.可以降低堇青石陶瓷材料的切削温度,从而有效减少金刚石刀具的磨损。

4.切削参数
大多数陶瓷材料是以脆性断裂方式去除为主.所以陶瓷材料加工表面会有加工裂纹的残留,大大降低陶瓷零件的强度。在切削陶瓷材料时,切削用量(切削速度,切削深度和进给量)对加工表面粗糙度的影响也因陶瓷材料的不同而不同。

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