[发明专利]ZrO2/CePO4复合材料的钻削加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的钻削加工方法，属于机械制造技术领域。

背景技术

ZrO₂/CePO₄复合材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、抗腐蚀、绝热性好等优异性能，在能源、机械电子、航空航天、计算机、生物工程、军工等领域有很重要的作用。但其较大的加工难度，使其应用范围受到很大的限制。因而开展ZrO₂/CePO₄复合材料的加工去除、加工工艺及装备的研究，寻求高效率、低成本、高质量的切削加工技术是非常重要的。

目前，针对ZrO₂/CePO₄复合材料切削加工的可行方案少之又少。传统的陶瓷加工工艺一般采用磨削技术，或采用多工序组合的加工方式，但最后工序仍然需要磨削完成。由此产生了一系列问题（以钻削为例）：（1）工件容易产生加工缺陷，在钻削开始（即钻头引入）阶段和钻削终了（即钻头引出）阶段，在钻孔周围极易产生崩边、掉角等情况；（2）由于工艺参数组合选取不当，导致刀具磨损极快，由此导致工件的加工尺寸一致性较差，形成椭圆孔或锥形孔；（3）获得的工件表面较差，粗糙度值较大；（4）组合钻孔工艺一般为：钻孔—正面平面磨削—反面平面磨削，这样必然增加了工序及其装夹、定位等辅助时间，加工效率低下。可见，传统的ZrO₂/CePO₄复合材料机械加工工艺存在如下缺点：加工效率低，刀具磨损快，产品合格率低，原材料浪费严重等等。

专利CN101564826公开了一种陶瓷材料的磨削加工方法，专利CN101725629A公开了一种氮化硅陶瓷的加工方法，专利CN101733685A公开了一种陶瓷球的加工工艺；但是这些方法都属于磨削技术，并不适合ZrO₂/CePO₄复合材料切削加工，且加工效率较低。本发明人在《天津大学学报》第38卷第8期公开了《可加工陶瓷材料钻削刀具的磨损》及在《硅酸盐通报》2004年第5期公开了《可加工陶瓷材料钻削加工的试验研究》，上述文献表明，采用硬质合金钻头YG6X及自来水冷却的条件可以降低刀具的磨损率，而且钻头角度对刀具磨损及切削效率也具有一定的影响，但是却并未公开如何优化加工工艺参数，才能进一步降低刀具磨损量，提高材料的加工质量和加工效率。为此发明人对可加工陶瓷材料的加工工艺进行了进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种ZrO₂/CePO₄复合材料的钻削加工方法，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是现有技术未公开如何具体的优化加工工艺，不能进一步降低刀具的磨损量，提高材料的加工质量和加工效率的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种ZrO₂/CePO₄复合材料的钻削加工方法，控制机床钻头的钻削速度v_c=0.25～0.3m/s，切深前角γ_p=-14°～-12°，钻头顶角主偏角κ_r=50°～55°。

所述的钻削速度可以通过控制机床转速的方式实现，具体的说，手动机床通过换挡实现，数控机床通过编程实现；刀具角度（切深前角，钻头顶角，主偏角）在刀具刃磨时保证，可用工具磨床或手工完成，依车间条件而定。

优选的，所述的钻削速度v_c=0.27m/s。

所述的钻头顶角

所述的主偏角κ_r=55°。

所述的切深前角γ_p=-14°。

本发明中所述的钻头采用YG6X型硬质合金钻头。

本发明中所述的钻头采用水冷的冷却方式，具体的说，可采用自来水作为冷却液进行钻头冷却。

前述的机床采用台式钻床，从而降低了成本，同时降低了粗糙度值，提高了孔的形状精度。

本发明利用回归分析分别获得材料去除率及刀具磨损率与所述的钻削速度、钻头顶角、主偏角及切深前角的经验公式：