預燒結陶瓷微細三維結構精密制造方法研究.pdf

1、陶瓷材料因其優(yōu)越的使用性能，在微機械領域有著廣泛地應用需求，但在陶瓷材料上進行特征尺寸在微米量級的微小結構或零件的微細加工十分困難。本文采用基于陶瓷生坯的制造方法，在氧化鋁預燒結陶瓷坯體上，進行三維微結構精密制造方法的研究。
　　研究過程中共制備了六種不同預燒條件下的陶瓷坯體，分析了其斷面的微觀結構以及預燒結陶瓷坯體微細銑削加工過程中材料去除的微觀機理。此外，通過微孔鉆削實驗，發(fā)現在切削液中進行陶瓷微細加工，加工力更小，刀具磨損較

2、小，加工質量更優(yōu)。
　　論文全面研究了影響微結構加工尺寸精度的各項因素。其中熱膨脹、機床重復定位精度、刀具加工精度、機床運動精度是影響微結構X、Y向尺寸精度的次要因素，加工間隙則是主要影響因素;而微結構Z向尺寸精度主要與刀具磨損程度相關。本文結合微型腔的加工實驗，具體分析了加工間隙對微結構X、Y向尺寸精度的影響，明確了坯體強度、銑削層厚、型腔深度等參數對加工間隙的影響規(guī)律，實驗結果表明微結構的加工間隙隨坯體強度的增加先減小后增大，

3、在7-10MPa強度區(qū)間內達到最優(yōu)，銑削層厚直接影響加工效率，但對加工間隙影響不大。此外進行了加工間隙一致性驗證，發(fā)現加工間隙大小與所加工微結構尺寸大小無關。
　　本文對X、Y向尺寸偏差采用逆向設計微結構尺寸的方法來補償加工間隙，加工結果表明實際尺寸與目標尺寸的絕對偏差在2.5μm以內，補償效果良好;采用實時探測的方法來補償因刀具軸向磨損造成的微結構Z向尺寸誤差，補償加工后的絕對偏差不大于3μm。表明采用這兩種補償加工方法可以顯著

4、提高微結構加工尺寸精度。
　　論文系統(tǒng)研究了切削液、坯體強度、銑削層厚等加工參數對微結構加工表面質量的影響。研究結果表明，添加切削液后微結構表面更清晰，幾乎沒有切屑殘留;而如果綜合考慮邊緣質量和加工效率，坯體強度以9MPa左右、銑削層厚以5μm為好。
　　本文通過不同銑削層厚組合下的實驗加工探索，發(fā)現多層厚組合加工可以得到小且穩(wěn)定的加工間隙，同時微結構邊緣質量也較優(yōu)，而其加工時間則大幅減少，加工效率顯著提高。此外論文詳細研究