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陶瓷材料工件的車(chē)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(jī)械加工(一般是粗加工)——燒結(jié)——(精加工)車(chē)削或磨削加工。
我單位曾承接某大學(xué)的十多套不同規(guī)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(jī)將兩種粉末混合均勻,放在一個(gè)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(jìn)行車(chē)削加工。
焙燒成的毛坯件如圖2所示,形狀非常不規(guī)則,加工余量過(guò)大直徑單面有10mm之多,長(zhǎng)度余量有30mm。這是由于橡膠模具不規(guī)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(qiáng)度非常低,與粉筆相似,但很耐磨,車(chē)削時(shí)車(chē)刀的磨損嚴(yán)重,粉末狀的切屑使車(chē)刀后面產(chǎn)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(chē)削

使用C616車(chē)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(chē)成半成品如圖3所示。使用的車(chē)刀是90°正偏刀,刀片牌號(hào)YG8,機(jī)床轉(zhuǎn)速n=200r/min,走刀量f=0.05mm/r,進(jìn)刀深度ap=2~4mm,走刀速度不能過(guò)大,如過(guò)大,就增加了軸向力,使零件往車(chē)頭方向竄動(dòng),這時(shí)零件離開(kāi)頂尖造成事故。車(chē)好一頭后調(diào)頭車(chē)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(chē)時(shí)用75°偏刀,后角要大些,采用10°,前角采用5°,精車(chē)時(shí)換成90°正偏刀,因?yàn)檐?chē)刀磨損嚴(yán)重,粗車(chē)時(shí)要將機(jī)床尾座調(diào)整好,保證零件的質(zhì)量。用同上的裝夾方法將頂尖孔車(chē)去,車(chē)好f32+0.0150外圓,并車(chē)好長(zhǎng)度19mm處。然后做一木套(如圖4所示),在木套上均勻地開(kāi)三個(gè)槽,但不要開(kāi)通??准庸r(shí)將木套套在工件上,用三爪卡好,然后用百分表校正。因?yàn)樘沾刹牧夏湍バ苑浅:?,用工具鋼鉆頭鉆孔不能保證質(zhì)量,所以先用工具鋼鉆頭鉆一孔,其直徑為f11.5mm,然后用浮動(dòng)鏜刀將孔f12+0.050加工成形。

三、注意事項(xiàng)

  1. 裝夾方法
    因?yàn)榱慵牧系膹?qiáng)度非常低,夾緊力過(guò)大,會(huì)將零件夾碎,夾緊力太小,克服不了軸向力,會(huì)造成零件竄動(dòng)。采用在零件和三爪之間墊一硬紙和木質(zhì)套來(lái)配合裝夾零件,實(shí)踐證明方法正確可行。
  2. 車(chē)刀磨損控制
    車(chē)刀的磨損分三個(gè)階段:1)初始階段(這一階段是車(chē)刀初用時(shí),磨損比較快);2)正常磨損(車(chē)刀從初始磨損到車(chē)刀急劇磨損之間的一段);3)急劇磨損。
    當(dāng)車(chē)削零件最后一刀時(shí)(也就是精車(chē)時(shí)),應(yīng)在車(chē)刀正常磨損范圍內(nèi),因?yàn)檫@一段車(chē)刀磨損量小,所以每車(chē)一刀后用千分尺測(cè)量零件兩頭直徑差較少時(shí),這時(shí)車(chē)刀的磨損可視為進(jìn)入正常磨損階段。但長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)則難以保證,于是可采取另一種方法來(lái)解決這一難題。方法是移動(dòng)尾座,當(dāng)零件尚有0.5mm余量時(shí)(這時(shí)車(chē)刀的磨損必須在正常磨損階段),用千分尺測(cè)量零件兩頭尺寸,假如兩頭誤差為0.03mm,這時(shí)可調(diào)尾座,使之達(dá)到公差以?xún)?nèi)。尾座的調(diào)試方法是將百分表放在零件的外側(cè)或內(nèi)側(cè),盡量對(duì)準(zhǔn)零件的中心,調(diào)整量可在百分表上反映出來(lái)。

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