CN102198610A - 陶瓷复杂表面镜面抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构或功能陶瓷的精密加工领域，具体涉及陶瓷复杂表面镜面抛光方法，将研磨剂粘在砂布或砂纸上，对所述镜面进行由粗到细的多道抛光工序来逐级提高光洁度，其不同之处在于：所述多道工序中采用的研磨剂均为同一种粒度微米级研磨剂；所述多道抛光加工工序中采用的砂布按粒度由粗到细的次序逐道变更。

Description

陶瓷复杂表面镜面抛光方法

技术领域

本发明属于结构或功能陶瓷的精密加工领域，具体涉及陶瓷复杂表面镜面抛光方法。

背景技术

高性能结构陶瓷越来越多地用于精密的耐磨的机械零件上，如陶瓷阀、陶瓷轧辊、密封件、轴承、拉丝摸、纺机用导丝器、股骨节和座等，其上的对磨面，往往要求高精度高光洁度的镜面加工。

对于结构或功能陶瓷零件，如果要求对平面镜面研抛，目前采用精密单、双面研磨抛光机，针对不同加工材料，选用合适的研磨材料及工艺，做到镜面加工，已非难事。而对于曲面尤其是复杂曲面，一般只能达到光整加工，粗糙度为Ra0.1-0.2μm而镜面加工要求达到Ra0.02-0.03

采用现有的研抛方法，则较难做到。

现有传统的复杂表面抛光方法，是采用皮革、硬木、棉、麻布，毡布等研抛承载工具，用研磨剂逐级减小粒度方法进行研抛工艺。金刚石研抛硬脆材料的特点是在研磨过程中磨粒不断滚动，产生挤压和切削两种作用，工件表面凸出处被压平或被切除，遂使凸凹表面渐趋平整光滑。但这种方法并不一定能有效地研削极硬的陶瓷表面，尤其是要求稳定达到镜面加工，更为困难。这是由于：或是研磨剂不易切入而打滑；或是被挤而抛出；或是渗穿承载工具而未切削；或是被加工材料太硬无法压平凸点等。因此很难稳定地抛出镜面的复杂曲面。

发明内容

本发明的目的的就是针对现有复杂表面镜面抛光技术的不足，提供陶瓷复杂表面镜面抛光方法，保持每道工序均能有效切除复杂的陶瓷曲面，在几道工序后既能稳定地达到镜面要求，且抛光效率较高。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：陶瓷复杂表面镜面抛光方法，将研磨剂粘在砂布或砂纸上，对所述镜面进行由粗到细的多道抛光工序来逐级提高光洁度，其不同之处在于：所述多道工序中采用的研磨剂均为同一种粒度微米级研磨剂；所述多道抛光加工工序中采用的砂布按粒度由粗到细的次序逐道变更。

优选的，所述研磨剂粒度范围为：W3.5-W.10，研磨剂材料选自金刚石、CBN、碳化硼中的一种。

按以上方案，所述多道抛光加工工序的具体步骤为：

步骤1)、选用较粗粒度如200-300#的碳化硼砂布，采用W3.5-W.10研磨剂中的一种，涂在砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟；

步骤2)、选用中细粒度如400-600#的碳化硼砂布，采用与步骤1相同的研磨剂涂于砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟；

步骤3)、选用细粒度如800-2000#的碳化硼砂布，采用与步骤1)相同的研磨剂涂于砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟。

优选的，所述被加材料为氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅、CBN结构陶瓷或功能陶瓷。

本发明的方法，是在分祈现有抛光方法的基础上改进而成，因为被加工的材料是硬度极高的高性能结构陶瓷，为了顺利切入材料，要求金刚石微粉粒度不能太大，刀刃锋利，且承载工具要求柔中有刚，不易退缩。现有常用的承载工具如帆布、棉麻、毡布、皮革等粘涂较粗的金刚石时，压力要很大，才能切入或挤压陶瓷凸点。往往是研磨剂被挤出或是渗入承载工具，因而无法有效切削工件。

本发明的工作原理及优点为：采用碳化硼砂布涂附金刚石微粉研磨剂，此时砂布的碳化硼颗粒形成有效的研磨剂存储空间是一种半固结磨粒状况，金刚石微粉粒不易被挤出，砂布有底胶和复胶，既有一定刚性，又不易被金刚石微粉挤破。金刚石在这样的空间内，可以不断地自由滚翻，砂粒不同的切削刃均有机会切除材料。而且随着碳化硼粒子磨损，内含新鲜的金刚石微粒，不断露出参与切削材料，因此抛光总是在有效的进行着。

本发明的加工顺序分例如粗、中、细等三-四道，逐步达到镜面要求。但是研磨剂是采用同一粒度金刚石微粉，而承载工具——碳化硼砂布却是逐道工序变更，由粗变中到细粒度。粗、中、细三种砂布承载金刚石研磨剂有多、中、少之分。粗颗粒碳化硼包容金刚石颗粒多，相对浓度大，粗抛时则效率高，且切去材料多，也需要更多的金刚石研磨剂，粗抛时粗砂布的砂粒与加工件的较粗糙的表面磨擦力较大，很易将碳化硼颗的高度削去露出锋锐金刚石研磨剂，因此较快地将粗糙度下降。而此时粗粒碳化硼崩落，即使可能划伤表面，但因为粗抛表面粗糙度还较大，因此也不会影响太大。反之镜面抛光时，采用细粒碳化硼砂布、包容金刚石研磨剂的数量少，金刚石撑着砂布，金刚石微粉在砂布碳化硼颗粒所构筑的空间内反复滚动研磨变钝，于是挤压出更光滑的表面来。

但是如果在中、细抛光时，发现碳化硼砂布的颗粒很易去除，则表示前工序未达到相应的光洁度，这一相对粗糙加工表面与砂布的碳化硼颗粒磨擦力较大，则较易削去碳化硼颗粒。此时必须将前一工序返工打好底子后，再依次顺序抛光，才能达到每道工序均能有效切除的效果。

附图说明

图1为被加工工件氧化铝导向盘；

图2为被加工工件氧化锆拉丝环。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明的优越性。

陶瓷复杂表面镜面抛光方法，将研磨剂粘在砂布或砂纸上，对所述镜面进行由粗到细的多道抛光工序来逐级提高光洁度，所述多道工序中采用的研磨剂均为同一种粒度微米级研磨剂；所述多道抛光加工工序中采用的砂布按粒度由粗到细的次序逐道变更。

优选的，所述研磨剂粒度范围为：W3.5-W.10，研磨剂材料选自金刚石、CBN、碳化硼中的一种，当然根据实际情况也可以采用其它研磨剂材料。

优选的，上述多道抛光加工工序的具体步骤可以采用：

步骤1)、选用较粗粒度如200-300#的碳化硼砂布，采用W3.5-W.10研磨剂中的一种，涂在砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟；

步骤2)、选用中细粒度如400-600#的碳化硼砂布，采用与步骤1相同的研磨剂涂于砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟；

步骤3)、选用细粒度如800-2000#的碳化硼砂布，采用与步骤1)相同的研磨剂涂于砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟。

优选的，所述被加材料为氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅、CBN结构陶瓷或功能陶瓷，也可以加工其它陶瓷材料。

陶瓷复杂表面镜面抛光方法采用不同粒度(200^#-2000^#)的碳化硼制成的砂布作为承载工具，其制作过程如下：(1)在处理的原布上，用动物胶涂底胶，辊涂或刮涂(底胶、复胶的具体配比见表1)；(2)采用重力植砂，植入200-2000#的碳化硼；(3)预干燥后用动物胶复胶，再干燥。

表1底胶、复胶的配比(wt％)

陶瓷复杂表面镜面抛光方法采用自制的金刚石微粉研磨剂，其配方与制作过程如下(表2)：

表2金刚石微粉研磨剂配方(wt％)

将(1)与(2)混合，水浴熔化并搅拌。另外(3)与(5)混合搅拌并超声分散15分钟，予热后，(1)，(2)，(3)(5)全部混合搅拌并加入适量的(4)搅拌冷却和灌装。

实施例1：采用本发明研抛工艺，具体数据见表3。

结构啕瓷复杂表面镜面抛光的零件是：高速化纤加弹机用高性能99氧化铝陶瓷导向盘，园周上的园弧表面要求镜面加工(参见图1)。

所用承载工具与金刚石研磨剂见发明内容。预加工导向盘的外园尺寸为φ52^+0.022，粗糙度Ra0.2-0.3，经三道工序抛光(表3)：

表3采用本发明工艺抛光氧化铝陶瓷

实施例2(对比例)：传统抛光工艺，具体数据见(表4)

采用现有的传统抛光方法，不同粒度的金刚石微粉研磨剂涂附于白帆布上进行四道工序抛光，要求达到镜面。被加工零件同实施例1，预加工导向盘的外园φ52^+0.01粗糙度Ra0.2～0.3。

表4传统抛光工艺抛光氧化铝陶瓷

实施例3(对比例)：具体数据见表(5)，承载工具采用自制的碳化硼砂布，金刚石研磨剂采用由粗到细逐级变化的加工方法。被加工零件同实施例1，预加导向盘的外园Φ52+0.02粗糙度Ra0.2-0.3。

表5对比抛光工艺抛光氧化铝陶瓷

实施例4：采用本发明工艺抛光氧化锆陶瓷，具体数据见(表6)

被加工材料为Y-PSZ氧化锆陶瓷的拉丝环，零件尺寸为18.4×8×13mm(外径×内径×厚度)(参见图2)。要求粗糙度Ra0.02镜面加工；孔预加工内径8-0.01，Ra0.2-0.3。

所用承载工具与金刚石研磨剂见发明内容，内孔经3道工序抛光。

表6采用本发明工艺抛光氧化锆陶瓷

对比上述4个实例说明，其中对比的两例均未达到镜面Ra0.02～0.03的要求，而采用本发明工艺的实例，每道抛光工序都能均衡有效地去除上道工序的粗糙凸起，经过三道工序加工，质量稳定达到镜面，合格率达到90％以上，加工效率高。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.陶瓷复杂表面镜面抛光方法，将研磨剂粘在砂布或砂纸上，对所述镜面进行由粗到细的多道抛光工序来逐级提高光洁度，其特征在于：所述多道工序中采用的研磨剂均为同一种粒度微米级研磨剂；所述多道抛光加工工序中采用的砂布按粒度由粗到细的次序逐道变更。

2.如权利要求1所述的陶瓷复杂表面镜面抛光方法，其特征在于：所述研磨剂粒度范围为：W3.5-W.10，研磨剂材料选自金刚石、CBN、碳化硼中的一种。

3.如权利要求1所述的陶瓷复杂表面镜面抛光方法，其特征在于：所述多道抛光加工工序的具体步骤为：

步骤1)、选用较粗粒度如200-300#的碳化硼砂布，采用W3.5-W.10研磨剂中的一种，涂在砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟；

步骤2)、选用中细粒度如400-600#的碳化硼砂布，采用与步骤1相同的研磨剂涂于砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟；

步骤3)、选用细粒度如800-2000#的碳化硼砂布，采用与步骤1)相同的研磨剂涂于砂布上，对结构陶瓷复杂表面镜面抛光1-2分钟。

4.如权利要求1所述的陶瓷复杂表面镜面抛光方法，其特征在于：所述被加材料为氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅、CBN结构陶瓷或功能陶瓷。

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