氧化铝陶瓷的孔加工质量分析
吴文涛
摘 要 针对烧结金刚石钻头加工氧化铝陶瓷出现裂纹及崩豁现象，设计了预紧力工艺装置，通过加工测试和比较计算，发现施加预紧力有助于改善氧化铝陶瓷的孔加工质量。
关键词 烧结金刚石钻头；氧化铝陶瓷；预紧力；孔加工
0前言
氧化铝陶瓷具有硬度高、强度高和耐高温等性能，广泛运用于化工、矿业、航空航天、汽车和微电子等工业领域。在加工过程中，陶瓷材料常需要进行钻孔和开槽等工序，而氧化铝陶瓷具有较高的硬度及较低的断裂韧性，是典型的难加工材料。本文采用烧结金刚石钻头对氧化铝陶瓷进行磨削钻孔，通过施加预紧力的工艺装置较大程度地减小孔出口的崩豁和裂纹，从而改善孔加工质量，获得预紧力及其理想范围。
试验过程
.试验材料及设备
试验采用的氧化铝陶瓷工件为正方形，质量分数为99.5wt%，断裂韧性为3.9MPa·m/2，维氏硬度为26GPa，「刚玉耐磨弯头」工件厚度为0mm。
「刚玉耐磨弯头」在ZXL-20型钻铣床上进行试验，其额定功率为750W，加工时采用水冷却，冷却液压力为0.3MPa，冷却液流量为20cc/s。
.2预紧力工艺装置
试验采用的垫板材料为PVC硬塑料板，其弹性模量为2300～2500MPa，厚度为2mm。采用M2粗牙普通螺纹螺栓实现预紧，通过测力矩扳手拧紧力矩来控制预紧力的大小，观察氧化铝陶瓷的孔加工质量，选择预紧力。
2结果分析
（a）崩豁比l
(b）崩豁深度H(mm)
在试验条件下，预紧力的大小设置为2800～6800N。轴向压力设置为750N，主轴转速设置为2600r/min。
(a)预紧力对崩豁比的影响
(b)预紧力对崩豁深度的影响
为降低崩豁比和崩豁深度，分别施加8400N及20000N的预紧力，结果显示当预紧力为8400N时，其崩豁比和崩豁深度的大小与预紧力为6800N时的大小基本没有变化，即孔加工质量基本没有变化；而当预紧力为20000N时，氧化铝陶瓷发生破碎现象，这主要是由于试验时预紧力装置的预紧采用普通螺纹螺栓来实现，螺纹螺栓与氧化铝陶瓷材料不能保持完全垂直的方向，所以在施加预紧力时容易对氧化铝陶瓷产生弯矩，当预紧力增大时，弯矩也会增大，当弯矩增大一定范围时就会使氧化铝陶瓷产生破碎现象。因此，在试验条件下，考虑到试验的性以及施加预紧力的可操作性，预紧力为5200～6800N时，使用烧结金刚石钻头加工氧化铝陶瓷时产生的崩豁比和崩豁深度较小，获得的孔加工质量较好，且预紧力为6000N。
3结语
施加预紧力有助于改善氧化铝陶瓷的孔加工质量，预紧力5200～6800N时，孔的崩豁程度较小，孔加工质量较好，预紧力为6000N。
参考文献
[]宋月清,刘一波.人造金刚石工具手册[M].北京:冶金工业出版社.204.
[3]于爱武.机械加工工艺编制[M].北京:北京大学出版社.200.
（文章登于《江苏陶瓷》208年第二期“学术研究”栏目）
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陶誉科创
内容：若雅
审核：徐建华