[发明专利]一种薄壁氧化铝陶瓷结构件的高效加工方法及负压夹具

说明书

本发明公开了一种薄壁氧化铝陶瓷结构件的高效加工方法及负压夹具。方法包括将薄壁氧化铝陶瓷结构件定位并底部吸附在负压夹具上，采用金刚石磨头磨削加工结构件的侧面或外弧形面；将薄壁氧化铝陶瓷结构件定位并底部吸附在负压夹具上，采用金刚石磨头磨削加工结构件中部的槽；将薄壁氧化铝陶瓷结构件定位并底部吸附在负压夹具上，继续采用小直径金刚石磨头在中部的槽底部磨削加工通孔。本发明根据氧化铝陶瓷材料硬脆、耐磨和薄壁结构的特点，采用负压夹具对薄壁结构件进行定位并夹紧，然后在高强度的条件下高速磨削外沿及中部槽，最后在相对低速情况下磨削薄壁通孔，不仅夹装效率和加工效率高，而且损失率低、精度高，可获得较好的加工质量。

技术领域

本发明属于机械制造工艺技术领域，具体涉及一种夹装效率和加工效率高、损失率低、加工质量好的薄壁氧化铝陶瓷结构件的高效加工方法及负压夹具。

背景技术

氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al2O3）为主体的陶瓷材料，具有较好的传导性、机械强度和耐高温性，是一种用途广泛的陶瓷。由于氧化铝陶瓷的抗热震性差和断裂韧性低，硬度仅次于金刚石，耐磨性相当于锰钢的266倍，因此不仅切削性能差，而且夹持困难且加工效率较低，在加工时过大的加工力或夹紧力都会造成工件破碎，是一种公认的脆性难加工材料。

现有技术中，传统的车削、铣削等加工方式无法适应氧化铝陶瓷等脆性材料的加工要求，目前一般采用高速磨削、机械刻蚀、金刚砂轮切割法、钢丝切割法，还有电火花加工、超声波加工、激光刻蚀等方法进行加工。但是，现有的高速磨削仅适用于具有一定厚度的刚性件圆孔或平面的加工，对于薄壁结构件不仅夹装困难、加工效率低，而且破损率较高。此外，现有技术中陶瓷材料的电火花加工技术难度较大，易出现污染；超声波加工则存在着效率低下和工具磨损严重等问题；金刚砂轮切割法及钢丝切割法也存在切割精度不高、加工区材料的变质层大、加工表面易破碎造成成品合格率低，最大的问题是无法进行异型切割和钻孔；激光刻蚀也存在高功率密度激光直接照射会导致材料表面迅速升高到熔化或气化温度，加工后表面存在发黑变质层和重凝层，严重影响激光刻蚀氧化铝陶瓷工件的微加工质量和尺寸精度。为了解决薄壁陶瓷结构件夹装和加工困难、破损率高的难题，现有技术中一般采用灌蜡以增加其强度，然后以普通夹具进行定位夹紧的方式来解决；但是，灌蜡由于与氧化铝陶瓷的硬度、耐磨性等存在显著差异，不仅对于薄壁零件在加工时会形成阻碍，也不利于加工时的准确定位，且石蜡会粘附在刀具上导致锋利度下降而影响切削性能；此外，虽然灌蜡一定程度上增加了薄壁陶瓷结构件的强度，但其断裂韧性低的问题无法有效提高，因此其夹持力难以显著提高，也就无法加大大进给量切削，其切削效率仍然较低。当然，为了提高薄壁陶瓷结构件与夹具的连接可靠性，也有采用火漆粘接的方式来规避夹持力过大易导致结构件破损的问题，但火漆粘接的定位精度较低，难以避免因火漆与氧化铝陶瓷材质差异而影响加工效率和加工精度，而且火漆使用后清理困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种夹装效率和加工效率高、损失率低、加工质量好的薄壁氧化铝陶瓷结构件的高效加工方法，还提供了一种用于前述加工方法的负压夹具。

本发明之高效加工方法是这些实现的：包括侧端磨削、中部磨削、开孔步骤，具体包括：

A、侧端磨削：将薄壁氧化铝陶瓷结构件定位并底部吸附在负压夹具上，采用金刚石磨头磨削加工结构件的侧面或外弧形面；

B、中部磨削：将薄壁氧化铝陶瓷结构件定位并底部吸附在负压夹具上，采用金刚石磨头磨削加工结构件中部的槽；

C、开孔：将薄壁氧化铝陶瓷结构件定位并底部吸附在负压夹具上，继续采用小直径金刚石磨头在中部的槽底部磨削加工通孔；