氧化鋁陶瓷具有硬度高、強(qiáng)度高和耐高溫等優(yōu)異性能，廣泛運(yùn)用于化工、礦業(yè)、航空航天、汽車和微電子等工業(yè)領(lǐng)域。在加工的時(shí)候氧化鋁陶瓷具有較高的硬度及較低的斷裂韌性，是典型的難加工材料。使用數(shù)控精雕機(jī)可以快速給氧化鋁陶瓷打孔，當(dāng)然了需要配合相應(yīng)的加工工藝，和專用的陶瓷精雕機(jī)。鑫騰輝數(shù)控專業(yè)生產(chǎn)各種數(shù)控精雕機(jī)，陶瓷精雕機(jī)是我們最近幾年才逐漸推向市場(chǎng)的一種針對(duì)陶瓷材料加工性質(zhì)的一種專用精雕機(jī)。陶瓷精雕機(jī)價(jià)格咨詢電話：136_998_99025。
    陶瓷數(shù)控精雕機(jī)采用燒結(jié)金剛石鉆頭對(duì)氧化鋁陶瓷進(jìn)行磨削鉆孔，通過施加預(yù)緊力的工藝裝置較大程度地減小孔出口的崩豁和裂紋，從而改善孔加工質(zhì)量，獲得最優(yōu)預(yù)緊力及其理想范圍。

   1試驗(yàn)過程1.1試驗(yàn)材料及設(shè)備試驗(yàn)采用燒結(jié)金剛石鉆頭，由工作層、過渡層和金屬基體等三部分組成。工作層為金剛石磨粒與金屬結(jié)合劑混合的壓制層，金剛石磨粒包裹于結(jié)合劑中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件材料的磨削；過渡層由結(jié)合劑粉末組成，不包含金剛石，牢固連接基體與工作層；基體由45#鋼經(jīng)機(jī)械加工而制成，起支撐工作層的作用，同時(shí)便于裝卡工具。燒結(jié)金剛石鉆頭工作層高度為6mm，外徑為20mm，內(nèi)徑為16mm，水口數(shù)為2個(gè)，金剛石粒度為50/60(直徑為250μm)，金剛石磨粒的濃度為50%(0.44g/cm3，400%濃度制)。試驗(yàn)采用的氧化鋁陶瓷工件為正方形，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5wt%，斷裂韌性為3.9MPa·m1/2，維氏硬度為26GPa，工件厚度為10mm。在ZXL-20型鉆銑床上進(jìn)行試驗(yàn)，其額定功率為750W，加工時(shí)采用水冷卻，冷卻液壓力為0.3MPa，冷卻液流量為120cc/s。1.2預(yù)緊力工藝裝置針對(duì)鉆頭加工氧化鋁陶瓷出現(xiàn)的裂紋及崩豁現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了由上壓板、上墊板、下墊板及夾具體組成的預(yù)緊力工藝裝置，試驗(yàn)采用的墊板材料為PVC硬塑料板，其彈性模量為2300～2500MPa，厚度為2mm。采用M12粗牙普通螺紋螺栓實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，通過測(cè)力矩扳手?jǐn)Q緊力矩來控制預(yù)緊力的大小，觀察氧化鋁陶瓷的孔加工質(zhì)量，選擇最優(yōu)預(yù)緊力。

   2 結(jié)果分析氧化鋁陶瓷在鉆孔過程中，出口處容易發(fā)生崩豁現(xiàn)象，其形狀類似圓錐體，因此選擇圓錐體的擴(kuò)口圓直徑D與孔徑D0的比值l(l=D/D0，崩豁比)和錐體高H(崩豁深度)，相同軸向壓力及主軸轉(zhuǎn)速條件下，崩豁比及崩豁深度小，說明此預(yù)應(yīng)力條件下孔加工質(zhì)量好；崩豁比及崩豁深度大，則說明此預(yù)應(yīng)力條件下孔加工質(zhì)量差。為了減小試驗(yàn)誤差，測(cè)量多點(diǎn)取平均值。試驗(yàn)前使用氧化鋁砂輪對(duì)燒結(jié)金剛石鉆頭的唇面進(jìn)行磨削開刃，確保鉆頭處于正常工作狀態(tài)度。在試驗(yàn)條件下，預(yù)緊力的大小設(shè)置為12800～16800N。軸向壓力設(shè)置為750N，主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置為2600r/min。當(dāng)預(yù)緊力不斷增大時(shí)，氧化鋁陶瓷的崩豁比和崩豁深度不斷減小，孔加工質(zhì)量越來越好，這是因?yàn)樵诩庸み^程中，燒結(jié)金剛石鉆頭對(duì)陶瓷工件底部未鉆削的一層陶瓷材料具有擠壓作用，使其發(fā)生拉伸破壞現(xiàn)象，當(dāng)預(yù)緊力不斷增大，將會(huì)不斷平衡未鉆削陶瓷材料受到的拉伸應(yīng)力，孔出口的崩豁程度逐漸減小，從而降低了陶瓷孔口的崩豁比和崩豁深度，獲得了較好的孔加工質(zhì)量；但是當(dāng)預(yù)緊力增大至15200N時(shí)，崩豁比和崩豁深度降低幅度較小，這是由于鉆頭對(duì)陶瓷工件底部最后一層陶瓷材料不斷地鉆削深入，鉆頭對(duì)陶瓷工件最后一層陶瓷材料產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力逐漸增大，但是此時(shí)預(yù)緊力的增量幅度難以完全平衡最后一層陶瓷材料所受的拉伸應(yīng)力，只能繼續(xù)逐漸小幅降低陶瓷工件出口處的崩豁比和崩豁深度，孔出口的加工質(zhì)量改善幅度不是特別明顯。為降低崩豁比和崩豁深度，分別施加18400N及20000N的預(yù)緊力，結(jié)果顯示當(dāng)預(yù)緊力為18400N時(shí)，其崩豁比和崩豁深度的大小與預(yù)緊力為16800N時(shí)的大小基本沒有變化，即孔加工質(zhì)量基本沒有變化；而當(dāng)預(yù)緊力為20000N時(shí)，氧化鋁陶瓷發(fā)生破碎現(xiàn)象，這主要是由于試驗(yàn)時(shí)預(yù)緊力裝置的預(yù)緊采用普通螺紋螺栓來實(shí)現(xiàn)，螺紋螺栓與氧化鋁陶瓷材料不能保持完全垂直的方向，所以在施加預(yù)緊力時(shí)容易對(duì)氧化鋁陶瓷產(chǎn)生彎矩，當(dāng)預(yù)緊力增大時(shí)，彎矩也會(huì)增大，當(dāng)彎矩增大至一定范圍時(shí)就會(huì)使氧化鋁陶瓷產(chǎn)生破碎現(xiàn)象。因此，在試驗(yàn)條件下，考慮到試驗(yàn)的安全性以及施加預(yù)緊力的可操作性，預(yù)緊力為15200～16800N時(shí)，使用燒結(jié)金剛石鉆頭加工氧化鋁陶瓷時(shí)產(chǎn)生的崩豁比和崩豁深度較小，獲得的孔加工質(zhì)量較好，且最優(yōu)預(yù)緊力為16000N。結(jié)語施加預(yù)緊力有助于改善氧化鋁陶瓷的孔加工質(zhì)量，預(yù)緊力15200～16800N時(shí)，孔的崩豁程度較小，孔加工質(zhì)量較好，最優(yōu)預(yù)緊力為16000N。