[发明专利]一种碳化硼基陶瓷材料的切削加工系统及方法

说明书

本发明公开了一种碳化硼基陶瓷材料的切削加工系统及方法，所述切削系统包括切削机床、直流电源、辅助电极、碳化硼基陶瓷工件和电解液，所述碳化硼基陶瓷工件采用碳化硼基陶瓷材料制成；所述直流电源、辅助电极、碳化硼基陶瓷工件和电解液构成电解系统，所述碳化硼基陶瓷工件装夹在切削机床上，且与直流电源的正极连接，所述辅助电极与直流电源的负极连接，所述电解液喷射在辅助电极和碳化硼基陶瓷工件之间。本发明利用电化学作用对碳化硼基陶瓷材料表面进行腐蚀，结合切削机床实现对碳化硼基陶瓷材料的切削加工。

技术领域

本发明涉及碳化硼基陶瓷材料的加工技术领域，具体涉及一种碳化硼基陶瓷材料的切削加工系统及方法。

背景技术

碳化硼基陶瓷以碳化硼(B₄C)作为基体材料，添加烧结助剂(添加剂)，通过加压加热烧结成形。碳化硼是仅次于金刚石和立方氮化硼的超硬材料，碳化硼基陶瓷具有超高硬度和断裂韧性值低的特点，无法采用车削、铣削等切削加工方法进行加工，只能采用磨削和研磨方法进行精密加工。由于加工容易产生裂纹崩渣，磨削加工必须控制切削参数，加工效率极低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硼基陶瓷材料的切削加工系统及方法，以解决碳化硼基陶瓷材料因具有超高硬度和断裂韧性值低的特点无法采用车削、铣削等切削加工方法进行加工的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种碳化硼基陶瓷材料的切削加工方法，利用电化学作用对碳化硼基陶瓷材料表面进行腐蚀，结合切削机床实现对碳化硼基陶瓷材料的切削加工。

碳化硼基陶瓷材料因为硬度大、断裂韧性值低，传统的认识是无法进行切削加工的。

本发明克服了技术偏见：

本发明提出的利用电化学作用对碳化硼基陶瓷材料表面进行腐蚀，在表层形成多孔结构，降低表面硬度，降低切削加工抗力，使原来的不可切削加工变成可切削加工，这种工艺思路具有创新性。

进一步地，电化学作用为：

以碳化硼基陶瓷工件、辅助电极和直流电源构建电解系统，所述碳化硼基陶瓷工件采用碳化硼基陶瓷材料制成，在碳化硼基陶瓷工件和辅助电极之间喷射电解液，当直流电源供电后，发生电解反应。

进一步地，包括以下步骤：

1)、将碳化硼基陶瓷工件装夹在切削机床上；

2)、利用直流电源、辅助电极、碳化硼基陶瓷工件和电解液构建电解系统，启动直流电源，发生电解反应，碳化硼基陶瓷工件表面中的碳化硼成分被分解，使碳化硼基陶瓷工件表面一定深度内仅剩烧结助剂成分，形成多孔结构层；

3)、启动切削机床，使切削刀具与碳化硼基陶瓷工件之间产生相对运动进行切削，在切削过程中，确保碳化硼基陶瓷工件与辅助电极之间的电解反应稳定进行；

4)、控制切削刀具的切削深度，使切削深度与碳化硼基陶瓷工件表面的多孔结构层的深度匹配，切削刀具在碳化硼基陶瓷工件的多孔结构层内发生切削作用，将多孔结构层去除，露出致密的碳化硼基陶瓷工件表面；

5)、在电化学作用下，露出的碳化硼基陶瓷工件表面中的碳化硼成分再次被分解带走，再次形成多孔结构层，在切削作用下多孔结构层再次被去除，如此循环，实现碳化硼基陶瓷工件的切削加工。

切削深度与碳化硼基陶瓷工件表面的多孔结构层的深度匹配，能够确保切削作用只发生在表面仅剩烧结助剂的多孔结构层内，不会发生在致密的碳化硼基陶瓷内，这样就可以避免切削力过大在碳化硼基工件上产生裂纹崩渣，同时降低刀具磨损。

切削深度是实现碳化硼基陶瓷工件稳定切削的重要参数，其具体值需要根据具体工况，通过工艺试验获取。