旋转超声磨削氧化锆陶瓷孔的质量控制研究

摘要

目的确定在旋转超声磨削加工下使氧化锆陶瓷出孔端面崩边面积最小时的最优磨削参数,并证明在工件底部加辅助支撑抑制崩边策略的合理性,为实际生产提供理论指导。方法以出孔端面崩边面积与加工后理想孔面积之比Hd值作为出孔质量评价指标。首先对氧化锆陶瓷进行孔磨削正交实验,实验设置为三因素四水平,因素分别为主轴转速、进给速度及超声波振幅,得到各因素对Hd值的影响趋势及初步预测最优磨削参数组合;其次利用单因素实验,进一步分析各因素对Hd值的影响及确定最优的磨削参数范围;最后通过在工件底部加辅助支撑来进一步降低Hd值。结果通过实验得到最优的加工参数范围,主轴转速为15000~17000 r/min,进给速度为0.5~0.6 mm/min,超声波振幅为6~8μm时,可将Hd值控制在3.308×10^(-3)以内。采用辅助支撑后,Hd值最多可再降低11.83%。结论旋转超声磨削加工下,氧化锆陶瓷出孔Hd值随主轴转速、进给速度和超声波振幅的增加呈先减小、后增大的趋势,在保证进给速度最优时,适当提高主轴转速及超声波振幅有助于提高出孔表面质量,并可提高加工效率。采用在工件下方加辅助支撑的策略,能有效降低出孔端面崩边面积,并从理论和实验上证明其可行性。