[发明专利]超硬功能陶瓷加工参数的获取方法及加工方法、应用

说明书

本发明公开了超硬功能陶瓷加工参数的获取方法及加工方法、应用，获取方法包括以下步骤：S1、采用分段圆弧拟合，结合双圆弧逼近技术，获得待加工面圆弧样条曲线；S2、先根据偏置曲线获取砂轮轴的倾斜角α；再在满足各个干涉条件下，获得砂轮的半径R以及砂轮轴直径d的计算模型。本发明解决了多次走刀加工方式导致的接刀刀痕的问题，以提高精密抛光工艺的加工质量。

技术领域

本发明涉及超硬功能陶瓷加工技术领域，具体涉及超硬功能陶瓷加工参数的获取方法及加工方法、应用。

背景技术

超硬功能陶瓷(如镁铝尖晶石MgAl₂O₄等)在军事和民用领域中具有重要的科研价值和迫切的应用需求，此类材料不仅硬度高，而且还有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、高强度、高电绝缘性等良好特性，在紫外、可见光、红外波段均具有良好的光学透过性能，并且易于制备大尺寸的高强度光学透明器件，还可广泛地应用于高速冲击实验中精密温度测量装置的透明窗口、高精度制导武器的透波整流罩、武装战车/战舰的透明装甲，以及民用安防设施中的防爆窗口、高强度防护面罩等等，在基础科研、军事和民用领域中均具有很大的潜在或现实需求。

该材料有较大的硬度与断裂韧性，是典型的硬脆材料，加工难度大，材料去除效率低，加工工具的使用寿命不长，器件表面的微观裂纹、变质、损伤等缺陷难以得到有效抑制，成品率和使用性能都无法得到有效保障。

常规的曲面功能陶瓷器件加工采用两种方式：

1.一次走刀：该走刀方式虽然能够有效避免由于多次走刀带来的接刀刀痕，但该方式对加工的要求苛刻。曲面功能的陶瓷件球顶加工时不能产生干涉，那么就需要小而细的砂轮，小而细的砂轮由于刚度小、强度低，加工时极易导致砂轮损坏。

2.多次走刀：该方式将产生接刀痕，影响工件的加工质量。

发明内容

本发明的目的在于提供超硬功能陶瓷加工参数的获取方法，解决多次走刀加工方式导致的接刀刀痕的问题，以提高精密抛光工艺的加工质量。

此外，本发明还提供基于上述获取方法的超硬功能陶瓷异形面加工方法、应用。

本发明通过下述技术方案实现：

超硬功能陶瓷加工参数的获取方法，包括以下步骤：

S1、采用分段圆弧拟合，结合双圆弧逼近技术，获得待加工超硬功能陶瓷内型面的圆弧样条曲线；

S2、获取加工参数计算模型：

获取砂轮轴的倾斜角α：以砂轮前端倒圆的圆弧半径为偏置距离，将步骤S1获得的圆弧样条曲线向内进行偏置获得偏置曲线，偏置曲线与水平轴线的交点记为O′，设交点O′与超硬功能陶瓷口部B′的连线与水平轴线的夹角为β，倾斜角α小于β；

获取砂轮的半径R以及砂轮轴直径d的计算模型：设砂轮的半径为R，砂轮倒圆圆角半径为r，砂轮轴直径为d，在起始位置时砂轮轴轴线为A-A′，令此时B′到A-A′的垂直距离为D，在满足1)磨削起始点处，砂轮下缘不与超硬功能陶瓷内型面发生干涉；2)在上行极限位，砂轮轴不与超硬功能陶瓷口部发生干涉；3)在下极限位，砂轮上缘不与工件顶点区域发生干涉条件下，获得砂轮的半径R以及砂轮轴直径d的计算模型。

曲面功能陶瓷器件加工的基本原则如下：

1)、在确保不发生干涉的情况下，砂轮直径越大越好、砂轮柄越粗越好；

2)、砂轮及砂轮柄只能倾斜进入，要兼顾内型面顶部和口部均能够加工到；

3)、砂轮直径过大，则加工内型面顶部时，砂轮下侧可能会与工件内型面发生碰撞干涉；