CN106994628B - 薄壁氧化锆工件的整形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷材料加工，公开了一种薄壁氧化锆工件的整形方法，包括以下步骤：将薄壁氧化锆工件设置在工作台上；装上刀柄和滚压头；接入超声波震荡发生器、恒力下压装置，设定好旋转超声主轴的旋转线速度、刀柄的进刀速度、滚压头的加工位移值、超声波震荡发生器的振动频率、恒力下压装置对滚压头的向下的压力；启动装置，滚压头对薄壁氧化锆工件进行旋转碾压实现切割目的。本发明使用旋转超声主轴，结合旋转碾压的方式加工薄壁氧化锆工件，在加工过程中，改变氧化锆原有表面特性，修复细微裂纹，改善表面应力，保障材料的平整度，并可以修正已经变形的薄型工件；能够单面一次加工成型，降低加工成本，提高产品品质，提高生产效率。

Description

薄壁氧化锆工件的整形方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料加工，尤其涉及了一种薄壁氧化锆工件的整形方法。
背景技术
目前对薄壁氧化锆材料的加工方式一般使用磨头或砂轮反复加工，在加工过程中因表面应力不平均，工件表面易弯曲变形，表面不平整，且其集聚的表面应力容易导致工件表面出现微小裂纹。同时其在加工过程中对磨削工具的耗材大，且成品率低、生产效率低。
发明内容
本发明针对现有技术中对工件加工时工件表面易弯曲变形且会产生微小裂纹的缺点，提供了一种可保持工件表面平整性并修复细微裂纹的薄壁氧化锆工件的整形方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
薄壁氧化锆工件的整形方法，包括以下步骤：
步骤1，将薄壁氧化锆工件设置在工作台上；
步骤2，将刀柄装在旋转超声加工装置的旋转超声主轴上，刀柄上装设有滚压头；
步骤3，在旋转超声主轴上接入超声波震荡发生器，设定好超声波震荡发生器的振动频率；
步骤4，设定好旋转超声主轴的旋转线速度、刀柄的进刀速度、滚压头的加工位移值；
步骤5，在旋转超声主轴上接入恒力下压装置，设定好恒力下压装置对滚压头的向下的压力；
步骤6，启动旋转超声加工装置和恒力下压装置，旋转超声主轴工作带动滚压头旋转振动，滚压头对薄壁氧化锆工件进行旋转碾压实现切割目的。
作为优选，步骤3中，超声波震荡发生器的超声振动频率为20-500kHZ。
作为优选，步骤4中，旋转超声主轴的旋转线速度为300m/min。
作为优选，步骤4中，刀柄的进刀速度为1000mm/min。
作为优选，步骤4中，滚压头的加工位移值为0.02mm。
作为优选，步骤5中，恒力下压装置对滚压头的向下的压力为1000-2000N。
作为优选，滚压头采用金刚石涂层滚压头。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
在旋转超声主轴的旋转线速度为300m/min，超声波震荡发生器的超声振动频率为20-500kHZ，刀柄的进刀速度为1000mm/min，滚压头的加工位移值为0.02mm，恒力下压装置对滚压头的向下的压力为1000-2000N的条件下，使用旋转超声主轴，结合旋转碾压的方式加工薄壁氧化锆工件，在加工过程中，工件表层金属发生变化而产生了冷作硬化，达到了改善表面质量的目的。这种表面质量的改善是综合的，既有硬度的提高，又有表面粗糙度降低，同时也弥合了一些微观裂纹，提高了工件的疲劳强度，同时释放裂纹所导致的表面应力，保障工件的平整度，并可以修正已经变形的薄型工件。能够单面一次加工成型，降低加工成本，提高产品品质，提高生产效率。
附图说明
图1是现有采用磨头或砂轮反复加工工件，其工件表面加工刀痕明显，有细小裂纹。
图2是采用超声加工后工件表面刀痕减少，裂纹明显减少。
图3是本发明采用超声振动结合旋转碾压加工后工件表面一致，无明显痕迹。
图4是本发明采用超声振动结合旋转碾压加工后工件表面的高倍放大效果，晶体平面已整平。
图5是本发明的旋转超声加工装置的简易图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中1—旋转超声主轴、2—超声波震荡发生器、3—换能器、4—刀柄、5—滚压头、6—恒力下压装置、7—薄壁氧化锆工件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例
薄壁氧化锆工件的整形方法，包括以下步骤：
步骤1，将薄壁氧化锆工件7固定在水平的工作台上；
步骤2，将刀柄4装在旋转超声加工装置的旋转超声主轴1上，刀柄4上装设有滚压头5；
步骤3，在旋转超声主轴1尾部接入超声波震荡发生器2，设定好超声波震荡发生器2的振动频率，超声波震荡发生器2使旋转超声主轴1、滚压头5均具有20-500KHZ的振动频率；
步骤4，设定好旋转超声主轴1的旋转线速度、刀柄4的进刀速度、滚压头5的加工位移值，旋转超声主轴1旋转带动滚压头5旋转；
步骤5，在旋转超声主轴1上接入恒力下压装置6，设定好恒力下压装置6对滚压头5的向下的压力，恒力下压装置6使滚压头5对薄壁氧化锆工件7表面具有恒定的向下的压力；
步骤6，启动旋转超声加工装置和恒力下压装置6，旋转超声主轴1工作带动滚压头5旋转振动，滚压头5对薄壁氧化锆工件7进行旋转碾压实现切割目的。
各工艺参数如下：旋转超声主轴1的旋转线速度为300m/min，超声波震荡发生器2的振动频率为20-500kHZ，刀柄4的进刀速度为1000mm/min，滚压头5的加工位移值为0.02mm。在本实施例中，超声波震荡发生器2的振动频率为22kHZ。恒力下压装置6对滚压头5的向下的压力为1000-2000N，即滚压头5对薄壁氧化锆工件7表面的向下的压力为1000-2000N，该向下的压力范围和旋转超声主轴1的旋转线速度配合能最大程度的保证薄壁氧化锆工件7表面的平整度。在本实施例中，设定压力为1500N。
滚压头5采用金刚石涂层滚压头。金刚石涂层会有效增加滚压头5硬度，提高滚压头5寿命和工件表面质量。
对薄壁氧化锆工件7的加工采用旋转超声主轴1并结合旋转碾压的方式，在加工过程中，由于薄壁氧化锆工件7主要依靠刀具上的磨粒瞬时局部的冲击作用，故薄壁氧化锆工件7表面的宏观切削力很小，切削热少，不会产生变形及烧伤而改变工件表面的化学/电性质，故加工精度和加工表面质量都比较好，其改变了薄壁氧化锆工件7原有的表面特性，改善表面应力分布状态和材质表面组织结构分布，并修复其表面细微裂纹，修正已经变形的薄壁氧化锆工件7表面，确保薄壁氧化锆工件7表面平整度不发生变形。加工后的工件表面粗糙度低，可达0.1μm。
从图1可以看出，现有采用磨头或砂轮反复加工工件，其工件表面加工刀痕明显，有细小裂纹。从图2可以看出，采用超声加工后工件表面刀痕减少，裂纹明显减少。从图3可以看出，采用超声振动结合旋转碾压加工后工件表面一致，无明显痕迹。图4是采用超声振动结合旋转碾压加工后工件表面的高倍放大效果，晶体平面已整平。
如图5所示，工作台设置在旋转超声加工装置下方，旋转超声加工装置包括旋转超声主轴1、设置在旋转超声主轴1尾部的超声波震荡发生器2、与超声波震荡发生器2连接的换能器3、设置在旋转超声主轴1始端的刀柄4、设置在刀柄4始端的滚压头5。旋转超声主轴1末端设置有恒力下压装置6，恒力下压装置6用于给滚压头5具有一个恒定的向下的压力。图5中具有弧度的箭头表示旋转超声主轴1的旋转方向，向下的箭头表示滚压头5对薄壁氧化锆工件7具有向下的压力，实现滚压头5对薄壁氧化锆工件7的旋转碾压效果。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (3)

1.薄壁氧化锆工件的整形方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将薄壁氧化锆工件设置在工作台上；
步骤2，将刀柄装在旋转超声加工装置的旋转超声主轴上，刀柄上装设有滚压头；
步骤3，在旋转超声主轴上接入超声波震荡发生器，设定好超声波震荡发生器的振动频率；
步骤4，设定好旋转超声主轴的旋转线速度、刀柄的进刀速度、滚压头的加工位移值；旋转超声主轴的旋转线速度为300m/min，刀柄的进刀速度为1000mm/min，滚压头的加工位移值为0.02mm；
步骤5，在旋转超声主轴上接入恒力下压装置，设定好恒力下压装置对滚压头的向下的压力；恒力下压装置对滚压头的向下的压力为1000-2000N；
步骤6，启动旋转超声加工装置和恒力下压装置，旋转超声主轴工作带动滚压头旋转振动，滚压头对薄壁氧化锆工件进行旋转碾压实现切割目的。
2.根据权利要求1所述的薄壁氧化锆工件的整形方法，其特征在于：步骤3中，超声波震荡发生器的超声振动频率为20-500kHZ。
3.根据权利要求1所述的薄壁氧化锆工件的整形方法，其特征在于：滚压头采用金刚石涂层滚压头。
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