淺談普通車床加工陶瓷

一、陶瓷在車床上機械加工的必要性

陶瓷零件由于成形、燒結工藝的限制，毛坯產品的加工余量較大。磨床常用于小余量的輕加工，很少用于大余量的切削加工，因為磨床的剛度不適合進行大余量加工。當砂輪周邊的磨粒切入工件表面時，就像許多錘子敲擊工件表面一樣，使工件表面產生裂紋或凹坑，使主軸產生撓曲變形，且可能引起磨削顫振及反復沖擊現象，嚴重削弱了砂輪的壽命，并可能使其破裂或使工件破裂。為了減少這種現象，生產中最常用的方法是減少磨削深度和進給量，這又大大降低了生產效率，增加了生產成本。

雖然陶瓷材料的特種加工技術獲得了很大的進展，勝任傳統常規加工無法完成的加工任務，具有非接觸式、不污染工件、沒有切削力、熱影響小、加工速度快、能加工特殊型面等優點。但不能加工大面積零件，只能加工小孔或細小部位，而且要求技術高，價格昂貴，成本難以控制。

在普通車床上機械加工陶瓷，工藝簡單，加工效率高，操作方便，容易掌握，對工人的技術要求不高，價格實惠，容易推廣，同時可達較高的加工精度和低平面粗糙度。綜上所述，普通車床上機械加工能解決許多磨床和新技術的不足等問題，車床車削陶瓷還是很有必要的。

二、陶瓷機械加工機理

在陶瓷材料加工的研究中，最復雜的是材料的去除機理。在陶瓷磨削加工過程中，材料去除主要采用以下幾種方法:晶粒去除、剝落、脆性斷裂、破碎、晶界微破碎等脆性去除，粉末化去除和塑性去除方式等。

三、陶瓷在車床上進行研磨、磨削技術

要實現在車床上對陶瓷進行研磨、磨削加工，需要將刀架部分換成帶有切割鋸片或砂輪機構。電機帶動皮帶輪傳動，并借助支架使砂輪機構運動，底下小托盤可以使砂輪橫向、縱向進給，從而保證加工的尺寸要求及加工平面的平行度、表面粗糙度。陶瓷材料的車削加工通常采用濕法切削，即不斷向砂輪噴射切削液，目的是帶走切削屑，減少刀具與材料的摩擦，降低砂輪和加工材料的溫度，延長砂輪使用壽命，減少材料表面損傷等。

四、加工工藝裝備

在陶瓷機械加工中，以三種不同形狀的大型陶瓷半成品為例，設計合適的工藝裝備，從而實現在機床上機械加工三種不同形狀的陶瓷半成品。工藝裝備主要有三種芯桿：圓柱芯桿、螺紋芯桿和階梯芯桿。圓柱芯桿是兩邊帶有對稱螺紋孔的長芯桿；螺紋芯桿是兩端帶有階梯螺紋的長芯桿，選用階梯螺紋能與帶螺紋的裝備相結合，而且提高裝夾所能承受的壓力；階梯芯桿是兩頭帶有階梯及階梯螺紋的長芯桿。三種芯桿有各式規格，假如需要芯a桿過大的話則采用空心芯桿。芯桿配合尼龍頭螺釘、橡膠圈和卡抓等夾具，可順利完成各種裝夾方案。

五、加工方案

1.對于內孔為圓柱形的陶瓷產品

采用圓柱芯桿與尼龍頭螺釘配合，可以將裝夾套在陶瓷孔內。然后通過此工裝固定在車床卡盤和尾座頂針之間，隨著卡盤的旋轉，工件連同工裝，可以一起旋轉，再用磨頭部分的砂輪加工。安裝時必須用卡尺反復量孔徑螺釘露出部分的尺寸，螺釘的伸出長度必須相同，以保證其同軸度。對于內孔實在太大的陶瓷，可以利用帶螺紋套筒與尼龍頭螺釘、螺紋芯桿相結合的裝備。還有一個更加簡單的方法，就是舍棄尼龍頭螺釘，采用卡抓。這種工裝四個抓一組，兩組共八個，配合普通圓柱形套筒相互擠壓，使卡抓與軸向夾角不同，固定的內孔半徑也就不同，就可以用來加工各種不同規格內孔的陶瓷半成品。

2.對于內孔為錐形的陶瓷半成品

利用卡抓裝備是方法之一，為了使工裝和陶瓷產品加工時同軸度較好，也可采用特殊裝備，在錐孔的一頭用變壓應力切削法，即采用橡膠圈。在橡膠圈的一邊用粘結劑粘上一塊擋板，套在階梯芯桿的階梯上，另一邊扭上套筒擠壓。當擋板受到壓力后，橡膠圈兩頭受壓膨脹。根據不同半徑施予不同的壓力，橡膠圈擠成的半徑大小也就不同，可以裝夾的半徑也就各異，而錐孔大端同樣可以采取尼龍頭螺釘法。前面的工裝都是屬于桿狀工裝，而且都需要尾頂針配合。根據所要加工的陶瓷半成品不同，配備不同的芯桿與卡具，即可滿足各類加工需要。

3.對于一端孔徑太小的產品

用一種筒狀工裝，其一端有兩個活動夾具，采用異形把緊螺絲把工件的一頭夾緊，另一端根據陶瓷產品外徑大小。在筒形內徑粘上橡膠墊，不同外徑的產品用適當厚度的橡膠墊，把它一端安裝在卡盤上，另一端再配以支撐架支撐，減少重量，從而實現陶瓷端面加工。加工時要注意留取適當的余量，正確選擇余量能夠彌補可能出現的問題，而且因為陶瓷的特殊性能，砂輪各向進給量不宜過大。

（作者單位：惠州市高級技工學校）