近年来许多学者应用金刚石磨削方法对氧化锆陶瓷脆性(xing)材(cai)料(liao)塑性(xing)方式(shi)磨(mo)削的(de)理论和(he)(he)工艺、脆-塑性(xing)转(zhuan)变、材(cai)料(liao)特(te)性(xing)、切(qie)削力和(he)(he)其它参(can)数的(de)关系(xi)进行(xing)了系(xi)统研究，研究重点是被加工氧化锆陶瓷(ci)零件(jian)的(de)塑性(xing)方式(shi)表面形(xing)成(cheng)机理和(he)(he)几何(he)精度，其中包括(kuo)相关机床(chuang)和(he)(he)砂轮(lun)技术的(de)研究与开(kai)发(fa)。

　　一、氧(yang)化(hua)锆(gao)陶瓷切削加工：

　　氧化锆陶(tao)(tao)瓷(ci)材料的切削(xue)加工不仅(jin)适用(yong)于半(ban)烧结体陶(tao)(tao)瓷(ci)，也适用(yong)于完全烧结体氧化锆陶(tao)(tao)瓷(ci)。

　　半(ban)烧(shao)结(jie)体(ti)氧化锆陶(tao)瓷(ci)的切削加(jia)(jia)工(gong)是为了尽可能(neng)减少完全烧(shao)结(jie)体(ti)陶(tao)瓷(ci)的加(jia)(jia)工(gong)余(yu)量(liang)，从而(er)提高(gao)加(jia)(jia)工(gong)效率，降低加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)本。研(yan)究人员使用(yong)各(ge)种刀具(ju)在不同温度下对氧化锆陶(tao)瓷(ci)和(he)氧化铝(lv)陶(tao)瓷(ci)半(ban)烧(shao)结(jie)体(ti)进行了切削试(shi)验。

　　试验中根据(ju)不同的氧化锆陶瓷加工要求，采(cai)用了干式(shi)(shi)切(qie)削(xue)与湿式(shi)(shi)切(qie)削(xue)等方法，获得了有(you)价值(zhi)的研究成果。

　　二、氧化锆陶(tao)瓷(ci)研磨、抛(pao)光加工：

　　氧化锆(gao)陶(tao)瓷研(yan)磨、抛光加(jia)(jia)工(gong)(gong)是采(cai)用(yong)游离磨料对(dui)被(bei)加(jia)(jia)工(gong)(gong)表面(mian)材(cai)料产生微(wei)细去除作用(yong)以达到(dao)加(jia)(jia)工(gong)(gong)效(xiao)果的(de)(de)一种(zhong)超精加(jia)(jia)工(gong)(gong)方法。在陶(tao)瓷材(cai)料的(de)(de)超精加(jia)(jia)工(gong)(gong)与光整(zheng)加(jia)(jia)工(gong)(gong)中，特别(bie)是在用(yong)于陶(tao)瓷轴承的(de)(de)陶(tao)瓷球(qiu)的(de)(de)精密加(jia)(jia)工(gong)(gong)中，研(yan)磨、抛光加(jia)(jia)工(gong)(gong)有着不可替代的(de)(de)位置(zhi)。

　　光学玻璃(li)、蓝宝石等光学材(cai)料，硅片(pian)、GaAs基片(pian)等半导体材(cai)料，氧(yang)化(hua)锆(gao)陶(tao)瓷、氧(yang)化(hua)铝(lv)陶(tao)瓷等陶(tao)瓷材(cai)料的镜(jing)面加工(gong)大多(duo)采(cai)用研磨(mo)、抛光加工(gong)方(fang)法。

　　从材(cai)料(liao)(liao)的去除机理上看，研磨加工是介于氧化锆陶瓷脆性(xing)破坏(huai)与弹性(xing)去除之间的一种加工方法，而抛光加工基本上是在材(cai)料(liao)(liao)的弹性(xing)去除范围内进行。

　　研磨(mo)、抛光加工由(you)于氧化(hua)锆(gao)陶瓷(ci)材(cai)料(liao)去除量小，加工效率(lv)低，一般只用(yong)于氧化(hua)锆(gao)陶瓷(ci)超精加工的最终(zhong)工序。

　　研磨、抛光加(jia)工(gong)(gong)的氧(yang)化(hua)(hua)锆(gao)陶瓷材料去除率与被加(jia)氧(yang)化(hua)(hua)锆(gao)陶瓷工(gong)(gong)材料的韧性有较大关系，氧(yang)化(hua)(hua)锆(gao)陶瓷韧性越(yue)(yue)高，氧(yang)化(hua)(hua)锆(gao)陶瓷加(jia)工(gong)(gong)效率越(yue)(yue)低。

　　三(san)、氧化锆(gao)陶瓷ELID磨削(xue)加工：

　　氧(yang)化锆陶瓷ELID磨削(xue)技(ji)术是一种磨削(xue)新工(gong)艺，其(qi)基本原理是利用在(zai)线的(de)电(dian)解作用对金属(shu)基砂(sha)(sha)轮(lun)(lun)进行修整，即在(zai)磨削(xue)过程(cheng)中在(zai)砂(sha)(sha)轮(lun)(lun)和(he)工(gong)具电(dian)极之间浇注(zhu)电(dian)解磨削(xue)液并加(jia)以直流脉冲电(dian)流，使(shi)作为(wei)阳极的(de)砂(sha)(sha)轮(lun)(lun)金属(shu)结(jie)合剂产(chan)生阳极溶解效应而被(bei)逐渐(jian)去除，使(shi)不受(shou)电(dian)解影响(xiang)的(de)磨料颗粒凸出砂(sha)(sha)轮(lun)(lun)表面，从而实现对砂(sha)(sha)轮(lun)(lun)的(de)修整，并在(zai)加(jia)工(gong)过程(cheng)中始终保持(chi)砂(sha)(sha)轮(lun)(lun)的(de)锋(feng)锐性。

　　氧化锆陶瓷ELID磨(mo)削(xue)(xue)技术成功地(di)解决(jue)了金属基超(chao)硬磨(mo)料(liao)砂轮(lun)修整(zheng)的难(nan)题，同时在(zai)线电解的微量(liang)修整(zheng)作用使超(chao)细粒度砂轮(lun)在(zai)磨(mo)削(xue)(xue)过程中能保持锋锐性，为实现稳定的超(chao)精密磨(mo)削(xue)(xue)创(chuang)造了有(you)利(li)条(tiao)件。

　　氧化锆陶瓷使用＃8000(最大磨(mo)粒直径约为(wei)2µm)铸铁基(ji)(ji)金刚石砂(sha)轮(lun)对(dui)硅片进行(xing)磨(mo)削，获得(de)了最大表面粗糙(cao)度(du)值(zhi)为(wei)0.1µm的高(gao)精(jing)(jing)表面。使用青(qing)铜基(ji)(ji)砂(sha)轮(lun)对(dui)陶瓷材(cai)料进行(xing)精(jing)(jing)密磨(mo)削也达(da)到(dao)了相(xiang)同的加工效果。

　　采(cai)用ELID磨(mo)削(xue)技术对硬(ying)质合金(jin)、陶瓷、光学(xue)玻(bo)璃氧化锆(gao)陶瓷等脆性材料(liao)实现了镜面磨(mo)削(xue)，磨(mo)削(xue)表面质量与在相同机床(chuang)条件下采(cai)用普通(tong)砂轮磨(mo)削(xue)相比(bi)大(da)幅度提高，部(bu)分工件的表面粗(cu)糙(cao)度Ra值已(yi)达到(dao)纳(na)米级，其中硅(gui)微(wei)晶玻(bo)璃的磨(mo)削(xue)表面粗(cu)糙(cao)度可(ke)达Ra0.012µm。

　　这(zhei)表明ELID磨削技术可以实(shi)现对氧化(hua)锆陶(tao)瓷脆(cui)性(xing)材(cai)料(liao)表面(mian)的超精加工(gong)，但加工(gong)过程中(zhong)仍存在砂轮(lun)表面(mian)氧化(hua)膜或砂轮(lun)表面(mian)层(ceng)的未电解(jie)(jie)物(wu)质被压入工(gong)件表面(mian)而造成表面(mian)层(ceng)釉化(hua)及电解(jie)(jie)磨削液配比改(gai)变等问题，有待于进一(yi)步研(yan)究解(jie)(jie)决。

　　四、氧化锆陶瓷塑性法(fa)加工：

　　传统的(de)氧化锆陶(tao)瓷材料去除过程一般可分为脆性(xing)去除和塑性(xing)去除两种(zhong)。

　　氧化锆陶瓷(ci)在(zai)脆性去(qu)除(chu)过(guo)程中，材料(liao)去(qu)除(chu)是通过(guo)裂纹的(de)(de)扩展和交叉来完成(cheng)的(de)(de)；而塑(su)性去(qu)除(chu)则是以剪切(qie)(qie)加工(gong)切(qie)(qie)屑的(de)(de)形(xing)式来产生材料(liao)的(de)(de)塑(su)性流。

　　对(dui)于金属的加工(gong)，塑(su)(su)性(xing)(xing)切(qie)削(xue)机理很容(rong)易实现，而(er)对(dui)于氧化锆陶瓷(ci)脆性(xing)(xing)材(cai)料(liao)如工(gong)程陶瓷(ci)和(he)光学(xue)玻璃等，采用传统的加工(gong)技(ji)术及工(gong)艺参数只会导致脆性(xing)(xing)去除(chu)而(er)没有显(xian)著的塑(su)(su)性(xing)(xing)流，在超过强度极限的切(qie)削(xue)力作(zuo)用下(xia)，材(cai)料(liao)的大小粒子发(fa)生(sheng)脆性(xing)(xing)断裂，这(zhei)无疑将影响被加工(gong)表面的质(zhi)量(liang)和(he)完整性(xing)(xing)。

　　由加工实践可知，在加工氧(yang)化锆陶(tao)瓷(ci)等脆(cui)性材料(liao)时，可采(cai)用极小的切(qie)深来实现塑性去除(chu)，即(ji)氧(yang)化锆陶(tao)瓷(ci)材料(liao)去除(chu)机(ji)理可在微小去除(chu)条件下从脆(cui)性破坏向(xiang)塑性变(bian)形转变(bian)。

　　氧化锆(gao)陶瓷超(chao)精加(jia)工技术(shu)的最新进展(zhan)已(yi)可将加(jia)工进给(ji)量控制在几个(ge)纳米，从而(er)使脆(cui)性材料加(jia)工的主要(yao)去除(chu)机理(li)有可能(neng)由脆(cui)性破坏转变为塑(su)性流。

　　塑性切屑变形过程可以显著(zhu)降低(di)次(ci)表(biao)面(表(biao)层)破坏，氧化锆陶瓷(ci)硬脆材料的新型(xing)加工技术称为塑性法加工。

　　氧化锆陶(tao)瓷材料超声加工方法

　　氧化锆陶瓷超声加(jia)工(gong)是在(zai)加(jia)工(gong)工(gong)具或(huo)被加(jia)工(gong)材料上施(shi)加(jia)超声波振动(dong)，在(zai)工(gong)具与工(gong)件之间(jian)加(jia)入液体(ti)磨料或(huo)糊状磨料，并以较小(xiao)的压(ya)力使工(gong)具贴压(ya)在(zai)工(gong)件上。

 　　氧化(hua)锆(gao)陶瓷加(jia)工时，由于工具与工件之间存在超声振(zhen)动(dong)，迫使工作液中(zhong)悬浮的磨(mo)粒(li)以(yi)很大的速(su)度和(he)加(jia)速(su)度不断(duan)撞击、抛磨(mo)被加(jia)工表面(mian)，加(jia)上加(jia)工区域内的空化(hua)、超压效(xiao)(xiao)应，从而产生(sheng)材料去除效(xiao)(xiao)果。

　　氧化锆陶(tao)瓷超声加工(gong)与其它(ta)加工(gong)方法相结(jie)合，形成了各(ge)种超声复(fu)合加工(gong)工(gong)艺，如超声车削、超声磨(mo)(mo)(mo)削、超声钻孔、超声螺纹加工(gong)、超声振动珩磨(mo)(mo)(mo)、超声研磨(mo)(mo)(mo)抛光等。

　　超(chao)声复合加(jia)工方式较(jiao)适用于氧(yang)化(hua)(hua)锆陶(tao)瓷的加(jia)工，其加(jia)工效率(lv)随(sui)着氧(yang)化(hua)(hua)锆陶(tao)瓷材(cai)料(liao)脆(cui)性的增大(da)而提高。

　　究(jiu)人(ren)员对(dui)氧化(hua)锆陶瓷(ci)材(cai)料的(de)超(chao)声磨削加(jia)(jia)工进行了(le)研究(jiu)，使(shi)陶瓷(ci)材(cai)料的(de)加(jia)(jia)工效(xiao)率提高近(jin)一倍；

　　在(zai)对氧化(hua)铝陶瓷与氧化(hua)锆(gao)陶瓷进行加(jia)工时，在(zai)工具(ju)与工件上同时施(shi)加(jia)超声振(zhen)动，从而(er)使加(jia)工效率提(ti)高了2～3倍；

　　在钻(zuan)头上施以超声(sheng)振动进行深孔(kong)加(jia)工，大大提(ti)高了孔(kong)内表(biao)面(mian)质量与孔(kong)的圆度。