氧化锆陶瓷材料的旋转超声加工

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1、万方数据第1期2010年1月机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture117。文章编号：1001—3997(2010)01--0117—03氧化锆陶瓷材料的旋转超声加工柴京富·李尧忠-杨卫平z(1南昌航空大学，南昌330063)(2江西农业大学，南昌330045)TherotaryultrasonicgrindingofzirconiaceramicmaterialCHAIJing-fhl，LIYao-zhongI,YANGWei-pin92(1NanchangHangkongUniversity

2、，Nanchang330063，China)(2JiangxiAgricuhurMUniversity，Nanchang330045，China)【摘要】研究了用旋转超声加工的方法对氧化锆陶瓷材料进行磨削，探讨了旋转超声磨削的机理，并采用正交组合试验方法，进行了旋转超声磨削加工试验。通过试验探讨了工艺参数对表面粗糙度的影响。从而确定了一组最佳的磨削工艺参数。关键词：氧化锆；旋转超声7jⅡ'r；机理；工艺【Abstract】^rotaryultrasonicgrindingofzirconiaceramicmateriali

3、sresearched．Itexploresthemechanismofrotaryultrasonicgrinding．Andusingorthogonalcombinationoftestmethods．nnexperimentofrotaryultrasonicgrindingisconducted．Theexperimentexplorestheprocessparametersontheeffect,ofsurfacerott#llessanddeterminesasetofbestgrindingprocess

4、parameters．Keywords：Zr02；Rotaryultrasonicgrinding；Mechanism；Technology中图分类号：THl6，TG663，TG506．5文献标识码：A氧化锆作为一种新型工程陶瓷材料在近年来成为研究的热点，并逐渐在航空航天、石油化工、仪器仪表、机械制造、医疗及核工业等领域得到广泛应用。氧化锆具有优良的机械性能、热性能、绝缘性能、耐蚀性能、离子传导性能、光学性能。Zr02不仅硬度高，而且有近似于金刚石的光学性质，是优良的人造宝石，除作饰品外，还是重要的光学材料、轴承材料。Zr

5、02已成功地应用于拉丝和挤压模具、切削工具、球磨机等设备的耐磨损部件、高尔夫球的轻型击球棒、调整线圈用的螺丝刀、活塞发动机零件、人造牙齿等。关于氧化锆陶瓷的研究，以前主要是关于其物化性能及制备方法的研究，较少涉及其加工特性。由于其极高的抗弯强度和断裂韧性，因此陶瓷材料的加工难度很大。目前在陶瓷等难加工材料的高效高精度加工中，磨削加工起着非常重要的作用。超声波加工技术是20世纪50年代以来逐步发展起来的一种特种加工方法，与普通磨削相比，超声复合磨削加工更适用于陶瓷材料的加工，已成为普遍关注的一种加工方法。旋转超声加工是在传统

6、超声加工的基础上发展起来的，与传统超声加工相★来稿日期：2009—03-16★基金项目：江西省教育厅科技计划项目(赣教技-3艺[20051165号)_·●·-¨“●··¨··●·-¨n●·⋯_···ⅢJ··．．．·●·．．．¨●··．．··●．．．···‘·······I．．．¨‘．．-．·．．_⋯··⋯．．．··“。··‘．．_．··●··-．．·●·．．．-d·⋯．·●·．．．．··-¨-···-．．．．．··．．．··●·“．tJ·⋯ph¨．_‘h．一‘¨b_。●h_·_h．_—·¨_d·^．一●h_一-_-．．．-

7、一．‘～一¨．一‘hH-●·¨．-●忡轨迹。可以看出在变形的初期坯料上一点的旋转角速度快，轧制参考文献前进速度慢。随着变形的不断深入，旋转角速度先是逐渐减小随1李冰，李朝4等．锕台剑勤融蜊．成形的三维热力耦合有限元模拟科学技后又有—个增大的过程，而轧制前进速度先是不断增大，到突变减术与工程，2005，5(17)：1293-1296壁段又有—候然獭小，随后又逐浙增大，增犬到—定值后，在轧制2李冰，杨志等．三j琵彳亍星轧制运动和管{翻彤规律的仿莹濮拟必生]：程学出口处达到最大目．保持稳定。管坯的轧制入口旋转角速度为57rad，

8、报，2005，12(5)：70-73S，中间降到35rad^3，出口旋转角速度为44rad届，轧件在轧制过程中发生了两次扭转。从仿真分析中可以看出，在目前的辊形和轧制工况下，无论怎么调试主辅电机的转速都无法实现轧件完全不转动。为了后续加工工艺的方便，只有调试电机转速使得轧件出口不转。从仿真结果可以得出大