陶瓷預(yù)燒結(jié)體微細(xì)加工及Z向尺寸精度控制.pdf

1、陶瓷材料具有眾多良好的物理機(jī)械性能，如高硬度、高強(qiáng)度、耐腐蝕性以及耐磨性等，因此被廣泛應(yīng)用于微機(jī)電領(lǐng)域。然而，完全燒結(jié)陶瓷易造成刀具磨損，加工質(zhì)量差。選用預(yù)燒結(jié)陶瓷坯體進(jìn)行微細(xì)機(jī)械加工，既克服了完全燒結(jié)陶瓷難加工性的缺點(diǎn)，又提高了加工效率，降低加工成本。加工方法實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用前景廣泛。
　　預(yù)燒結(jié)陶瓷微細(xì)機(jī)械加工過程中，刀具在與工件的相互力作用下產(chǎn)生磨損，同時(shí)，微細(xì)加工機(jī)床定位精度存在一定隨機(jī)偏差，兩者共同引起三維工件尺寸誤差。由

2、于微細(xì)加工尺寸精度要求高，為保證陶瓷三維工件加工精度，本文針對(duì)加工過程中出現(xiàn)的刀具磨損和機(jī)床定位偏差進(jìn)行研究，說明了通過相對(duì)體積損耗率補(bǔ)償?shù)毒吣p的應(yīng)用局限性，提出通過改變走刀軌跡來減小徑向磨損高度(Hr)，通過加工過程中定期探測(cè)來補(bǔ)償Z向加工偏差的辦法。提高了陶瓷微細(xì)三維工件的加工精度。
　　分析了在分層機(jī)械銑削加工中，由于刀具側(cè)面受力不均，因此刀具會(huì)產(chǎn)生不均勻磨損。不均勻磨損造成的刀具沿長(zhǎng)度方向的徑向磨損高度只能被減小，而不能

3、完全去除。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，通過0度與90度軌跡共同交替加工每一層材料，去除加工復(fù)印造成的工件材料殘留，可以將徑向磨損高度值減小至不大于加工層厚值。
　　使用相同的加工參數(shù)加工不同體積的型腔，探測(cè)型腔實(shí)際加工深度以及刀具軸向磨損值，進(jìn)而計(jì)算刀具的相對(duì)體積損耗率。實(shí)驗(yàn)所得相對(duì)體積損耗率在萬分之三到萬分之九間變動(dòng)，相差近乎三倍。因此，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下，利用相對(duì)體積損耗率來統(tǒng)一對(duì)刀具軸向磨損值具有局限性。
　　分別利用電子天平探測(cè)的辦

4、法和電接觸探測(cè)的辦法，證實(shí)了機(jī)床Z軸存在一定程度的定位偏差。偏差值或?yàn)檎?，或?yàn)樨?fù)，大小不一，具有隨機(jī)性。這造成刀具軸向磨損值的探測(cè)不準(zhǔn)確以及陶瓷材料三維微細(xì)結(jié)構(gòu)的Z向尺寸偏差。表明加工過程中，工件Z向尺寸精度不精確的原因是由刀具軸向磨損跟機(jī)床Z軸定位誤差共同造成。
　　提出了在加工過程中定期分次探測(cè)的辦法來補(bǔ)償Z向加工誤差。利用電子天平探測(cè)的方式，加工之前探測(cè)參考點(diǎn)處Z坐標(biāo)，加工過程中刀具定期返回參考點(diǎn)探測(cè)，將所探測(cè)Z坐標(biāo)與加工之

5、前進(jìn)行比較，得出刀具軸向磨損和機(jī)床Z軸定位誤差共同造成的加工位置偏差值，即補(bǔ)償值，補(bǔ)償加工。
　　針對(duì)補(bǔ)償加工中的探測(cè)過程，通過實(shí)驗(yàn)比較，證明了在天平托盤上探測(cè)比在坯體上探測(cè)好;不旋轉(zhuǎn)探測(cè)比旋轉(zhuǎn)探測(cè)好;探測(cè)點(diǎn)到加工位置定位過程中機(jī)床定位誤差很小。優(yōu)化探測(cè)過程，提高了補(bǔ)償精度。
　　編制LabVIEW程序?qū)ρa(bǔ)償加工過程的進(jìn)行自動(dòng)控制，將加工工作狀態(tài)分為初始化、加工、定位至探測(cè)位置、探測(cè)、返回加工位置以及結(jié)束。實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)定期