铁氧体磁轭零件精密磨削加工技术研究 第3页
由于陶瓷材料的高硬度，砂轮与工件之间的压力只有超过某一临界值时，砂轮才能切入工件进行正常切削。不同陶瓷材料对应的临界磨削力也不同，可根据实际材料的硬度和韧性确定临界磨削力。
同磨削力一样，磨削力比也是评价材料可磨削性的重要指标。研究表明,工程陶瓷的磨削力比较大。磨削工程陶瓷材料时的法向磨削力比切向磨削力约大5－10倍。法向磨削力明显大于切向磨削力说明金刚石磨料难以切入陶瓷表面，同时也验证了陶瓷磨削过程以具有压痕特征的摩擦耕犁为主，切削变形很少发生，切向抗力很小。因此，有很多学者在研究工程陶瓷磨削力时仅研究法向磨削力。
在陶瓷磨削中，较大的法向磨削力表明在工件表面的法向上，磨削工艺系统产生了较大的弹性变形，这将严重影响加工精度。为了解决这一问题，日本学者Inasaki.I引入了“比磨削刚度”的概念，即单位切深时的法向磨削力 ，来解释法向磨削力对加工误差的影响程度。毕业论文
http://www.751com.cn2）比磨削能
比磨削能是磨削理论中的重要概念，它与切向磨削力的关系密切，其值可由式（1-1）计算得出。
（1-1）
式中ap为实际切深，Ft为切向磨削力，b为磨削宽度，vs为砂轮速度，vw为工件速度。工程陶瓷的磨削过程中，磨削能主要包括两部分：一部分是工件塑性变形产生的剪切能，另一部分是磨削过程中，磨粒和切削之间的摩擦功。其中，滑擦和耕犁部分所需的磨削能随着磨削参数的不同而变化，切屑形成能却基本稳定。由于陶瓷材料发生塑性变形比发生脆性断裂需要消耗更多的能量。因此，可以通过测量切向磨削力来计算比磨削能，以确定陶瓷材料的去除方式。
3）表面粗糙度
陶瓷磨削加工的脆性断裂去除方式决定了其表面粗糙度受到金刚石砂轮粒度的影响。粒度越大，表面粗糙度越大。同时，沿垂直方向测得的Ra值与沿磨削方向测得的Ra值相差也相应增大。不同机械性能的陶瓷材料磨削后的表面粗糙度值存在一定差异。一般情况下，随材料韧性的提高，其磨削表面Ra值呈下降趋势。
4）残余应力
陶瓷毛坯一般都具有烧结残余应力，并与材料性能、形状尺寸、烧结工艺有关。而磨削作用会在陶瓷表面产生磨削残余应力，其产生的主要因素是磨削温度引起的不均匀热膨胀形成的热塑性变形和显微塑变的冷挤压作用。前者产生热残余拉应力，后者产生残余压应力。北京理工大学的王西彬教授利用X射线衍射法对陶瓷残余应力进行研究，认为陶瓷材料的残余应力比金属材料复杂的多，最终残余应力状态不仅和磨削条件有关，而且和原始试件的材料性能、形状尺寸、烧结工艺等有关[16]。
6.工程陶瓷特种加工技术
由于陶瓷材料特殊的加工特性，传统的磨削方式很难达到实际应用的要求，所以人们一直探索新型的陶瓷加工方法。这些加工方式不仅可以提高难加工材料的加工效率，而且可以改善加工质量，但这些技术大部分还处于实验室研究阶段[1,12,17,18]。
1）超声辅助加工
超声加工作为磨料加工的一种特种加工方法，已在工程陶瓷材料的加工技术中得到了较广泛应用。超声加工是指在工具头端面做高频振动，在工具头振动方向加上一个不大的压力，利用工作液中悬浮磨粒的撞击进行加工。加工时，由于工具与工件之间存在超声振动，迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断撞击、抛磨被加工表面，加上加工区域内的空化、超压效应，从而产生材料去除效果。它与其它加工方法结合形成了各种超声复合加工方式。其中超声磨削较适用于陶瓷材料的加工，其加工效率随着材料脆性的增大而提高。
2）在线电解修锐磨削（ELID磨削）
ELID磨削是一种在加工过程中使用电解修整砂轮和常规机械磨削相结合的新型磨削方法。该技术首先由日本理化研究所的学者大森整(H.ohmori)等人于1987年提出，在线电解修锐磨削为金属结合剂金刚石磨具的修锐提供了新思路，在脉冲电源和电解液的作用下，利用电解阳极溶解效应实现对金属基砂轮的连续修整，在去除阳极金属结合剂的同时，使崭新的磨料颗粒逐渐凸出砂轮表面。在线电解修锐磨削具有磨削过程稳定、可控性好、磨料利用率高、可实现镜面磨削、加工表面质量好等特点。
大森整采用微细磨粒铸铁纤文基金刚石砂轮，对硅片进行精密加工；采用普通机床在磨削过程中进行砂轮的在线修整，实现了硅片的镜面磨削。1995年，大森整用几微米至亚微米金刚石磨粒的铸铁基砂轮对单晶硅，光学玻璃和陶瓷进行ELID磨削，加工后的表面粗糙度达几个埃，从而可代替研磨与抛光。
3）电火花加工
电火花加工（Electrical Discharge Machining，简称EDM）是基于工具和工件电极之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象蚀除多余材料的加工方法。目前人们突破了电火花只能加工导电材料的传统束缚，采用辅助电极法,使绝缘性材料的电火花加工成为可能。
与传统加工方法相比，电火花加工在不降低材料表面质量的条件下可提高加工效率，而且该技术特别适于陶瓷异型件的加工，可以完成传统加工技术很难完成的工作。电火花加工工程陶瓷的技术目前仍然处于实验室研究阶段，提高其加工效率的关键在于辅助电极技术、电参数的选择以及放电间隙的控制等，其中，辅助电极的形成和连续稳定放电的实现是研究的难点，一旦这些难点被突破，电火花加工陶瓷技术将会得到迅速发展。毕业论文
http://www.751com.cn4）激光加工
利用激光的高亮度和高定向性的特点，可以把光能集中在空间一定的范围内，从而获得比较大的光功率密度，产生几千度到几万度以上的高温。在这么高的温度下，即使是高熔点的陶瓷材料也会迅速熔化甚至汽化。目前激光加工陶瓷技术比较成熟的应用有激光打孔、激光切割、激光划线等，但是由于工程陶瓷材料热导率低，高能激光束可能会在材料表面产生热应力集中，形成微裂纹等缺陷，所以人们把更多的目光投向激光加热辅助加工，它的原理是用激光瞬时加热陶瓷局部表面使之软化再用刀具切削，从而获得连续切屑并减小切削力。
另外，还有磨料喷射加工技术、磁悬浮抛光技术、纳米级加工技术等也得到了广泛重视和发展。
1.3.2铁氧体陶瓷材料加工的研究现状
1)铁氧体材料及其发展
铁氧体是磁性材料中应用最广、用量最大的一种材料。从化学组成上看，铁氧体是由铁族离子、氧离子及其他金属离子所组成的复合金属氧化物。按照基本性能和应用状况，铁氧体材料分为软磁、硬磁、旋磁、矩磁、压磁等五类[19]。本文来自辣'文*论-文|网
国际上，早在20世纪初期就已经合成铁氧体。人类研究铁氧体是从20世纪30年代开始的，早期有法、日、德、荷兰等国相继对铁氧体进行了系统的研究，其中尤以荷兰的工作最有成效，研制出了各种性能优良的含锌铁氧体，确定了相应的工艺。并于20世纪40年代开始对铁氧体软磁材料进行工业生产。二战期间，由于无线电、微波、雷达和脉冲技术的飞速发展，迫切需要能用于高频段，并且损耗低的新型磁性材料。铁氧体基本上是绝缘体，电阻率高，涡流损耗小，在当时得到了迅速的研究和开发。20世纪50年代是铁氧体蓬勃发展的时期。1952年磁铅石型硬磁铁氧体研制成功。1956年又在此晶系中开发出平面型的超高频铁氧体，同时发现了含稀土元素的石榴石型铁氧体，从而形成了尖晶石型、磁铅石型、石榴石型三大晶系铁氧体材料体系[19,20]。
我国铁氧体的研究和生产起步较晚，1956年前后开始铁氧体的工业生产后，在各方面都得到了极其迅速的发展，为电子工业提供了各种高功能、低损耗的铁氧体磁性材料。航天科工集团二院二十三所从1998年开始着手进行微波铁氧体高效加工技术的研究，在实践中获得了微波铁氧体材料高效深切磨削加工的新技术，并应用于移相器的高效生产，达到了规定的性能要求。
目前，磁性陶瓷材料主要用来制造各种电感器、滤波器、磁性天线、记录磁头、磁芯，以及雷达、通信、导航、遥测、遥控等电子设备中的各种微波器件等。
2)国内外对铁氧体加工研究进展
为了获得良好的加工表面质量，1970年美国的Koepke.B.G[21]对陶瓷等硬脆材料的表面和亚表面的微细裂纹进行了分析，认为当材料塑性去除时可以得到较光滑的表面。1979年日本的Ueno.Y[22]等研究了砂轮修整状况对铁氧体材料磨削质量的影响，提出用修整后的砂轮磨削铁氧体可以降低磨削表面粗糙度和破坏层深度。1992年日本的Namba.Y[23]等采用200#－3000#粒度的树脂结合剂金刚石砂轮对单晶锰锌铁氧体进行了超精密磨削试验，通过显微镜观察发现，加工表面的形成分为三种：脆性断裂，塑性断裂，脆性-塑性断裂，并指出在塑性断裂情况下，加工表面没有微裂纹。
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