陶瓷材料延性域磨削机理.pdf

第34卷第1期硅酸盐学报Vol.34,No.1
2006年1月JOURNALOFTHECHINESECERAMICSOCIETYJanuary,2006

综合评述陶瓷材料延性域磨削机理

郑建新,徐家文,吕正兵
(南京航空航天大学机电学院,南京210016)

摘要:从陶瓷磨削加工过程,磨料加工时有效材料去除率,加工的临界磨削深度与材料本身的性质以及材料的破坏形式等角度分析了陶瓷
材料延性域磨削加工的可行性。介绍了一些典型的以压痕断裂力学理论为基础建立的陶瓷材料延性域磨削加工的数学模型,从理论上探讨了

陶瓷材料延性域超声磨削机理。给出了延性域超声磨削的临界条件,并利用自主研制的五轴联动数控超声磨削机床在ZrO2陶瓷上加工出叶
片型面。对陶瓷材料延性域超声磨削加工技术的发展作了展望。

关键词:陶瓷;磨削;延性域加工
中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:04545648(2006)0110205

GRINDINGMECHANISMOFCERAMICSINTHEDUCTILEREGIME

ZHENGJianxin,XUJiawen,LZhengbing
(CollegeofMechanicalandElectronicEngineering,NanjingUniversityofAeronautics
andAstronautics,Nanjing210016,China)

Abstract:Thefeasibilityofgrindingceramicsintheductileregimeisanalyzedfromthepointsofgrindingprocess,achievable
materialremovalratesinabrasivemachining,thecriticalgrindingdepthandpropertiesandthefailureformofthematerial.
Sometypicalmathematicalmodelsofgrindingceramicsintheductileregimeestablishedonthebasisofindentationfractureme-
chanicsarepresented.Thegrindingmechanismofultrasonicgrindingintheductileregimeisdiscussedintheory.Thecritical

conditionofultrasonicgrindingintheductileregimeiseduced.ThebladesurfaceofZrO2ceramicswasgroundwithafive-axis
numericalcontrolultrasonicgrindingmachinedevelopedindependently.Theprospectofultrasonicgrindingceramicsintheduc-
tileregimeisprovided.

Keywords:ceramics;grinding;ductile-regimemachining

陶瓷材料具有低密度、耐热、耐磨、耐腐蚀等特裂韧性等特点,使陶瓷材料在加工过程中很容易产
性,因而在切削工具、汽车发动机、航天飞行器、光生变形层、表面/亚表面微裂纹、材料粉末化、模糊表
纤、仪器仪表及计算机通讯等领域均有广泛的应用面、相变区域、残余应力等缺陷[2],限制了陶瓷材料
前景。据预测,陶瓷材料年销售额将以12%以上的应用范围的进一步扩展。陶瓷精密元件的加工费用
速度递增[1]。一般占总成本的30%~60%,有的甚至高达
由于陶瓷材料同时具有高硬度、高脆性和低断90%[3]。因此,探索陶瓷材料的精密、高效、低成本

收稿日期:20050401。修改稿收到日期:20051011。Receiveddate:20050401.Approveddate:20051011.
基金项目:江苏省自然科学基金(BK2001048)资助项目。Firstauthor:ZHENGJianxin(1979),male,postgraduatestudent
第一作者:郑建新(1979~),男,博士研究生。fordoctordegree.
通讯作者:徐家文(1941~),男,教授,博士研究生导师。Email:[e-mail];[e-mail].
Correspondentauthor:XUJiawen(1941),male,professor.
第34卷第1期郑建新等:陶瓷材料延性域磨削机理103

加