姜 濤，韓文波，李紅衛(wèi)，伏金娟（.北京星航機電裝備有限公司，北京00074；.哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江哈爾濱5000；.北京市電加工研究所，北京009）

超高溫陶瓷不同型面加工方法的研究

姜 濤1，韓文波2，李紅衛(wèi)1，伏金娟3
（1.北京星航機電裝備有限公司，北京100074；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001；3.北京市電加工研究所，北京100191）

針對超高溫陶瓷材料及構(gòu)件中一些典型型面的加工方法進行了研究，分別列舉了深孔、螺紋及異形曲面等典型型面的加工方法和加工工藝，為超高溫陶瓷的后續(xù)應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

型面加工；超高溫陶瓷；加工工藝；電火花加工

超高溫陶瓷材料具有特殊的優(yōu)良性能，可廣泛應(yīng)用于高速、高溫、腐蝕性介質(zhì)等金屬材料無法滿足要求的特殊場合，但由于其硬度高、脆性大、耐磨性好，很難實現(xiàn)高精度、高效率和高可靠性的加工，從而限制了它的應(yīng)用和發(fā)展[1-2]。國內(nèi)外學(xué)者對常用陶瓷材料的加工技術(shù)進行了研究，但對一些典型型面的加工報道不多。由于不同陶瓷的加工方法和設(shè)備各有其特點[3-4]，故在加工超高溫陶瓷材料時應(yīng)根據(jù)材料種類、工件形狀及精度、成本、效率等因素選擇合適的加工方法。

1 超高溫陶瓷材料典型型面加工方法

1.1 超高溫陶瓷深孔加工

對于超高溫陶瓷結(jié)構(gòu)中的深孔加工而言，受加工方法的限制，對于直徑不大于0.5 mm的孔和深孔，目前可行的加工方法為磨削加工；對于孔深不大（<5 m m）的孔，也可采用電火花加工方法進行加工。圖1是在超高溫陶瓷板上采用電火花加工的11個直徑0.4 m m的小孔。

圖1 均布的11個直徑0.4 mm的小孔

1.2 超高溫陶瓷曲面加工

對于超高溫陶瓷結(jié)構(gòu)中的曲面加工而言，受加工方法的限制，目前可行的加工方法為具有多軸自由度的磨削加工，相關(guān)設(shè)備有雕刻機、數(shù)控加工中心等。如Carvers PMS-ATC-G型雕刻機（圖2）、哈斯HS-2RP型數(shù)控加工中心（圖3），其加工參數(shù)均為：主軸轉(zhuǎn)速28 000 r/min，加工深度0.015 mm。圖4是加工超高溫陶瓷帶雙曲面的回旋管。

圖2 Carvers PMS_ATC_G型雕刻機

圖3 HS-2RP型數(shù)控加工中心

圖4 帶雙曲面的回旋管

1.3 超高溫陶瓷內(nèi)外螺紋加工

對于超高溫陶瓷結(jié)構(gòu)中的螺紋加工而言，受加工方法的限制，目前可行的加工方法為磨削加工和電火花共軛回轉(zhuǎn)加工。磨削加工具有成本低、速度快、效率高的特點，但磨削過程中會對個別螺紋面造成損傷，從而影響螺紋的質(zhì)量和精度。電火花共軛回轉(zhuǎn)加工則是目前加工超高溫陶瓷螺紋的最優(yōu)方法。圖5是電火花共軛回轉(zhuǎn)加工的帶外螺紋的桿件。圖6是磨削加工的帶內(nèi)螺紋的管件。

圖5 帶外螺紋的桿件

圖6 帶內(nèi)螺紋的管件

1.4 超高溫陶瓷精密電加工

基于超高溫陶瓷材料良好的導(dǎo)電性，使精密電火花加工成為極其重要的加工方法。與機械加工方法相比，精密電火花加工對陶瓷材料的損傷最小，且加工精度和加工效率都適中，加工質(zhì)量特別好。實驗證明精密電火花加工適合曲面、深孔、螺紋、槽等各種復(fù)雜型面的加工。為保證加工精度，加工時可分為粗加工和精加工以提高加工效率。精密電火花加工超高溫陶瓷樣件見圖7。

圖7 精密電加工超高溫陶瓷樣件照片

2 結(jié)束語

本文對超高溫陶瓷材料及構(gòu)件中的一些典型型面（如深孔、螺紋及異形曲面）的加工方法和工藝進行了研究，為超高溫陶瓷材料的加工應(yīng)用提供了技術(shù)保障。目前，我國自行研制的精密電火花成形機床對超高溫陶瓷材料的加工具有較強的適應(yīng)性，能滿足各種型面的精密加工。超高溫陶瓷材料的精密與超精密加工，還需致力于新型加工技術(shù)和設(shè)備的研究與開發(fā)，學(xué)習(xí)和借鑒國外在陶瓷加工方面的先進技術(shù)與成功經(jīng)驗。

[1] 熊金松，王璽堂.ZrB2在無機非金屬材料中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報，2006，29（3）：229-232.

[2] 鄧曉軍，謝征芳.硼化鋯基超高溫陶瓷研究進展[J].現(xiàn)代化工，2012，32（7）：20-23.

[3] 薛建勛.工程陶瓷切削加工技術(shù)研究 [J].中國陶瓷，2012，48（7）：54-56.

[4] 劉新民，柯宏發(fā).電火花加工技術(shù)在陶瓷加工中的應(yīng)用[J].機械制造，1997（10）：19-21.

Study on Machining Method of Ultra High Temperature Ceramic with Different Types Surface

Jiang Tao1，Han Wenbo2，Li Hongwei1，F(xiàn)u Jinjuan3
（1.Beijing Xinghang Mechanicl-electrical Equipment Co.,Ltd，Beijing 100074，China；2.School of Astronautics，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China；3.Beijing Institute of Electro-machining，Beijing 100191，China）

For some typical surface structures of ultra high temperature ceramics materials and components，the processing methods are studied，respectively enumerating processing method and processing techniques of the deep hole，thread，special-shaped surface and some other typical surfaces，which providing the technical support for the subsequent application of ultra high temperature ceramics.

surface structures processing；ultra high temperature ceramics；processing techniques；EDM

TG661

A

1009－279X（2016）05－0064-02

2016-06-16

姜濤，男，1982年生，高級工程師。