陶瓷塑性法加工

傳統(tǒng)的材料去除過程一般可分為脆性去除和塑性去除兩種。在脆性去除過程中，材料去除是通過裂紋的擴展和交叉來完成的；而塑性去除則是以剪切加工切屑的形式來產生材料的塑性流。對于金屬的加工，塑性切削機理很容易實現(xiàn)，而對于脆性材料如工程陶瓷和光學玻璃等，采用傳統(tǒng)的加工技術及工藝參數只會導致脆性去除而沒有顯著的塑性流，在超過強度極限的切削力作用下，材料的大小粒子發(fā)生脆性斷裂，這無疑將影響被加工表面的質量和完整性。由加工實踐可知，在加工陶瓷等脆性材料時，可采用極小的切深來實現(xiàn)塑性去除，即材料去除機理可在微小去除條件下從脆性破壞向塑性變形轉變。超精加工技術的最新進展已可將加工進給量控制在幾個納米，從而使脆性材料加工的主要去除機理有可能由脆性破壞轉變?yōu)樗苄粤?。塑性切屑變形過程可以顯著降低次表面(表層)破壞，這種硬脆材料的新型加工技術稱為塑性法加工。


近年來，許多學者應用金剛石磨削方法對脆性材料塑性方式磨削的理論和工藝、脆-塑性轉變、材料特性、切削力和其它參數的關系進行了系統(tǒng)研究，研究重點是被加工零件的塑性方式表面形成機理和幾何精度，其中包括相關機床和砂輪技術的研究與開發(fā)。1991年，英國國家物理實驗室的研究人員首先采用四面體(Tetraform)結構并應用具有良好工程性的減振機理來設計機床的主要結構，研制出世界上第一臺Tetraform－1型超精密磨床。用該磨床對陶瓷、硅片和單晶石英試件進行了大量塑性磨削試驗，獲得了高質量的樣品，其特點是：(1)可采用相對較大的切深(大至10µm)進行加工；(2)表面幾何形狀精度高，試件周圍幾乎沒有碾痕；(3)機床可在無環(huán)境隔離條件下磨削高質量試件；(4)次表面破壞深度僅為傳統(tǒng)磨削的1%～2%，甚至小于拋光加工對光學元件的影響。基于Tetraform原理，1995年英國Fra-zer-Nash咨詢有限公司和Granfield精密工程有限公司聯(lián)合研制了Tetraform-2型多功能磨床。發(fā)展趨勢表明，脆性材料塑性加工技術在超精加工領域有著巨大的應用潛力。 

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