陶瓷預(yù)燒結(jié)體微細加工及Z向尺寸精度控制.pdf

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

2、于微細加工尺寸精度要求高，為保證陶瓷三維工件加工精度，本文針對加工過程中出現(xiàn)的刀具磨損和機床定位偏差進行研究，說明了通過相對體積損耗率補償?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來補償Z向加工偏差的辦法。提高了陶瓷微細三維工件的加工精度。
　　分析了在分層機械銑削加工中，由于刀具側(cè)面受力不均，因此刀具會產(chǎn)生不均勻磨損。不均勻磨損造成的刀具沿長度方向的徑向磨損高度只能被減小，而不能

3、完全去除。實驗結(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，探測型腔實際加工深度以及刀具軸向磨損值，進而計算刀具的相對體積損耗率。實驗所得相對體積損耗率在萬分之三到萬分之九間變動，相差近乎三倍。因此，在現(xiàn)有實驗條件下，利用相對體積損耗率來統(tǒng)一對刀具軸向磨損值具有局限性。
　　分別利用電子天平探測的辦

4、法和電接觸探測的辦法，證實了機床Z軸存在一定程度的定位偏差。偏差值或為正，或為負，大小不一，具有隨機性。這造成刀具軸向磨損值的探測不準確以及陶瓷材料三維微細結(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的辦法來補償Z向加工誤差。利用電子天平探測的方式，加工之前探測參考點處Z坐標，加工過程中刀具定期返回參考點探測，將所探測Z坐標與加工之

5、前進行比較，得出刀具軸向磨損和機床Z軸定位誤差共同造成的加工位置偏差值，即補償值，補償加工。
　　針對補償加工中的探測過程，通過實驗比較，證明了在天平托盤上探測比在坯體上探測好;不旋轉(zhuǎn)探測比旋轉(zhuǎn)探測好;探測點到加工位置定位過程中機床定位誤差很小。優(yōu)化探測過程，提高了補償精度。
　　編制LabVIEW程序?qū)ρa償加工過程的進行自動控制，將加工工作狀態(tài)分為初始化、加工、定位至探測位置、探測、返回加工位置以及結(jié)束。實現(xiàn)刀具的自動定期