近年来许多学者应用金刚石磨削方法对氧化锆陶瓷脆(cui)性(xing)材(cai)料塑(su)性(xing)方(fang)式磨(mo)削(xue)的(de)理论和(he)工艺、脆(cui)-塑(su)性(xing)转变、材(cai)料特性(xing)、切削(xue)力和(he)其(qi)它参数的(de)关(guan)系(xi)进行了系(xi)统研究(jiu)，研究(jiu)重点(dian)是被加工氧化锆陶瓷(ci)零件的(de)塑(su)性(xing)方(fang)式表面形成机理和(he)几(ji)何精度(du)，其(qi)中包括(kuo)相(xiang)关(guan)机床和(he)砂轮技(ji)术的(de)研究(jiu)与开发(fa)。

　　一、氧化锆陶瓷切削加(jia)工：

　　氧(yang)化(hua)锆陶瓷材料(liao)的(de)切(qie)削加(jia)工不(bu)仅(jin)适用于半烧结(jie)体陶瓷，也适用于完(wan)全烧结(jie)体氧(yang)化(hua)锆陶瓷。

　　半(ban)烧(shao)结(jie)体(ti)氧(yang)化(hua)锆(gao)陶(tao)瓷的(de)切削加工(gong)是为了(le)(le)尽可能减少完全烧(shao)结(jie)体(ti)陶(tao)瓷的(de)加工(gong)余量，从(cong)而提高加工(gong)效率，降(jiang)低加工(gong)成本。研究人(ren)员使(shi)用各种刀具在不同温度下对氧(yang)化(hua)锆(gao)陶(tao)瓷和氧(yang)化(hua)铝陶(tao)瓷半(ban)烧(shao)结(jie)体(ti)进行了(le)(le)切削试验。

　　试验中根(gen)据不同的(de)氧化锆陶瓷(ci)加工(gong)要(yao)求，采用了干式切削(xue)与湿(shi)式切削(xue)等方法，获得(de)了有(you)价值的(de)研究成果(guo)。

　　二(er)、氧化锆陶瓷(ci)研(yan)磨、抛光加工(gong)：

　　氧(yang)化锆陶瓷研磨(mo)、抛光加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)是(shi)(shi)采(cai)用游离磨(mo)料对被加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)表(biao)面材料产(chan)生微细去(qu)除(chu)作用以达到加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)效果的(de)(de)一种超(chao)精(jing)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)方法(fa)。在陶瓷材料的(de)(de)超(chao)精(jing)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)与光整加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)中，特(te)别是(shi)(shi)在用于陶瓷轴承的(de)(de)陶瓷球的(de)(de)精(jing)密(mi)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)中，研磨(mo)、抛光加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)有着不可替代的(de)(de)位置。

　　光(guang)学(xue)(xue)玻璃(li)、蓝宝石(shi)等光(guang)学(xue)(xue)材料(liao)，硅片、GaAs基(ji)片等半(ban)导体材料(liao)，氧化锆(gao)陶瓷(ci)、氧化铝(lv)陶瓷(ci)等陶瓷(ci)材料(liao)的镜面加工(gong)大(da)多(duo)采用研磨、抛(pao)光(guang)加工(gong)方法。

　　从材料(liao)的去(qu)除(chu)机理上(shang)看(kan)，研磨加(jia)工(gong)是(shi)介(jie)于氧化锆(gao)陶(tao)瓷脆性(xing)(xing)破坏与弹(dan)性(xing)(xing)去(qu)除(chu)之间的一种加(jia)工(gong)方(fang)法，而抛光加(jia)工(gong)基(ji)本上(shang)是(shi)在(zai)材料(liao)的弹(dan)性(xing)(xing)去(qu)除(chu)范围(wei)内进行。

　　研磨(mo)、抛光(guang)加工(gong)(gong)由于(yu)氧化锆(gao)陶(tao)瓷材料去除(chu)量小，加工(gong)(gong)效(xiao)率低(di)，一般只用于(yu)氧化锆(gao)陶(tao)瓷超精(jing)加工(gong)(gong)的最终工(gong)(gong)序。

　　研磨(mo)、抛光加工(gong)(gong)(gong)的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)锆(gao)陶(tao)瓷材料去除率(lv)与被加氧(yang)(yang)化(hua)(hua)锆(gao)陶(tao)瓷工(gong)(gong)(gong)材料的韧(ren)性(xing)有较(jiao)大关(guan)系，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)锆(gao)陶(tao)瓷韧(ren)性(xing)越高，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)锆(gao)陶(tao)瓷加工(gong)(gong)(gong)效率(lv)越低。

　　三、氧化(hua)锆陶瓷(ci)ELID磨(mo)削加(jia)工：

　　氧化(hua)锆(gao)陶瓷ELID磨(mo)削(xue)技术是(shi)一(yi)种磨(mo)削(xue)新工(gong)艺，其基本原理是(shi)利用(yong)(yong)在(zai)线的(de)(de)电(dian)解作用(yong)(yong)对金属(shu)基砂轮(lun)(lun)(lun)进行(xing)修整，即(ji)在(zai)磨(mo)削(xue)过程中在(zai)砂轮(lun)(lun)(lun)和工(gong)具电(dian)极之间浇注电(dian)解磨(mo)削(xue)液(ye)并(bing)加以直流(liu)脉(mai)冲(chong)电(dian)流(liu)，使作为阳极的(de)(de)砂轮(lun)(lun)(lun)金属(shu)结合剂产生阳极溶解效(xiao)应而被逐渐去除(chu)，使不受(shou)电(dian)解影响(xiang)的(de)(de)磨(mo)料颗粒凸出砂轮(lun)(lun)(lun)表面，从而实现对砂轮(lun)(lun)(lun)的(de)(de)修整，并(bing)在(zai)加工(gong)过程中始终保持砂轮(lun)(lun)(lun)的(de)(de)锋锐(rui)性。

　　氧化锆陶(tao)瓷ELID磨(mo)(mo)削技术成功地(di)解决(jue)了(le)金属基(ji)超硬磨(mo)(mo)料砂轮修(xiu)整(zheng)的(de)难题(ti)，同时在(zai)线电解的(de)微量修(xiu)整(zheng)作用使(shi)超细粒度砂轮在(zai)磨(mo)(mo)削过程中能保持锋锐性(xing)，为实现稳定(ding)的(de)超精密磨(mo)(mo)削创造了(le)有利条件。

　　氧化(hua)锆(gao)陶瓷(ci)使(shi)用＃8000(最(zui)大磨(mo)粒直径约为(wei)(wei)2µm)铸铁(tie)基金刚(gang)石砂轮(lun)对硅片进行磨(mo)削(xue)，获得了最(zui)大表(biao)面(mian)粗糙度值为(wei)(wei)0.1µm的高精(jing)表(biao)面(mian)。使(shi)用青铜基砂轮(lun)对陶瓷(ci)材料(liao)进行精(jing)密磨(mo)削(xue)也达到(dao)了相同的加工效(xiao)果。

　　采用ELID磨(mo)(mo)(mo)削技术对硬质合金、陶(tao)瓷、光学玻璃氧化锆陶(tao)瓷等脆性材料实现(xian)了镜面(mian)磨(mo)(mo)(mo)削，磨(mo)(mo)(mo)削表面(mian)质量与在相(xiang)同(tong)机床条件(jian)下采用普(pu)通砂轮磨(mo)(mo)(mo)削相(xiang)比大幅度提高，部分工件(jian)的表面(mian)粗(cu)糙度Ra值已达到纳米(mi)级，其中硅微(wei)晶玻璃的磨(mo)(mo)(mo)削表面(mian)粗(cu)糙度可(ke)达Ra0.012µm。

　　这(zhei)表明ELID磨(mo)削(xue)技术可以实现对氧化锆陶(tao)瓷脆(cui)性材料(liao)表面(mian)的超精加工，但加工过(guo)程中仍存在砂(sha)轮表面(mian)氧化膜(mo)或砂(sha)轮表面(mian)层(ceng)的未(wei)电(dian)解(jie)物质(zhi)被压入工件表面(mian)而(er)造成表面(mian)层(ceng)釉(you)化及电(dian)解(jie)磨(mo)削(xue)液(ye)配比改变等问题(ti)，有待(dai)于(yu)进一步研(yan)究解(jie)决。

　　四、氧化锆陶瓷塑性法加工：

　　传统的氧化锆陶瓷材料去(qu)除过程一般可分为脆性去(qu)除和塑性去(qu)除两种。

　　氧化(hua)锆陶瓷在脆性去除过(guo)程中，材(cai)(cai)料去除是(shi)通过(guo)裂(lie)纹的(de)扩(kuo)展和交叉(cha)来完(wan)成的(de)；而塑性去除则是(shi)以剪(jian)切(qie)(qie)加工(gong)切(qie)(qie)屑的(de)形式来产生(sheng)材(cai)(cai)料的(de)塑性流(liu)。

　　对(dui)于(yu)金(jin)属(shu)的加工(gong)，塑性(xing)(xing)切削(xue)机理很容易实现，而对(dui)于(yu)氧化锆陶瓷脆性(xing)(xing)材料如(ru)工(gong)程陶瓷和光学玻璃(li)等，采(cai)用(yong)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)而没有显著的塑性(xing)(xing)流，在超过强(qiang)度(du)极限的切削(xue)力作用(yong)下(xia)，材料的大小粒子发生脆性(xing)(xing)断裂(lie)，这(zhei)无疑将影响被加工(gong)表面的质量和完整(zheng)性(xing)(xing)。

　　由加(jia)工(gong)实践(jian)可(ke)知(zhi)，在加(jia)工(gong)氧(yang)化(hua)锆(gao)陶(tao)瓷(ci)等(deng)脆性(xing)材(cai)料时，可(ke)采用极小的切(qie)深来(lai)实现塑(su)性(xing)去除，即氧(yang)化(hua)锆(gao)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料去除机理可(ke)在微小去除条(tiao)件下从脆性(xing)破坏向塑(su)性(xing)变(bian)形转变(bian)。

　　氧化锆陶(tao)瓷超精加工技术的最(zui)新进(jin)展已可(ke)将加工进(jin)给量控(kong)制在几个纳米(mi)，从而使脆性(xing)材料加工的主要去除(chu)机(ji)理有可(ke)能由(you)脆性(xing)破坏转变为(wei)塑性(xing)流。

　　塑性(xing)切(qie)屑变形(xing)过程可(ke)以显著降(jiang)低次表面(表层)破坏，氧化锆陶(tao)瓷硬脆材料(liao)的新型加工(gong)技术称为塑性(xing)法加工(gong)。

　　氧化(hua)锆陶瓷材料(liao)超声加工方(fang)法(fa)

　　氧化锆陶瓷超(chao)声(sheng)加(jia)(jia)工(gong)(gong)是在加(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)具或被加(jia)(jia)工(gong)(gong)材料(liao)(liao)上(shang)施加(jia)(jia)超(chao)声(sheng)波振动(dong)，在工(gong)(gong)具与工(gong)(gong)件之间加(jia)(jia)入液体磨料(liao)(liao)或糊(hu)状磨料(liao)(liao)，并以较(jiao)小的压(ya)力使工(gong)(gong)具贴压(ya)在工(gong)(gong)件上(shang)。

　　氧化锆陶瓷(ci)加工(gong)时(shi)，由于工(gong)具与工(gong)件之间(jian)存在超声振动，迫(po)使工(gong)作液中悬浮(fu)的磨(mo)粒以(yi)很(hen)大的速度和加速度不断撞击、抛磨(mo)被加工(gong)表面，加上(shang)加工(gong)区域内的空化、超压效应，从而产生(sheng)材料(liao)去除效果。

　　氧(yang)化锆陶瓷超声(sheng)(sheng)加工(gong)与其它加工(gong)方法(fa)相结合，形成(cheng)了各种超声(sheng)(sheng)复合加工(gong)工(gong)艺，如超声(sheng)(sheng)车削、超声(sheng)(sheng)磨(mo)削、超声(sheng)(sheng)钻孔、超声(sheng)(sheng)螺纹加工(gong)、超声(sheng)(sheng)振动珩磨(mo)、超声(sheng)(sheng)研磨(mo)抛光等。

　　超声复合加(jia)工(gong)(gong)方式较适用于氧化锆陶瓷的加(jia)工(gong)(gong)，其加(jia)工(gong)(gong)效(xiao)率随着氧化锆陶瓷材料脆性的增大而提高。

　　究(jiu)人员(yuan)对氧化锆陶(tao)瓷材料(liao)的超声(sheng)磨削(xue)加(jia)(jia)工进行了研究(jiu)，使陶(tao)瓷材料(liao)的加(jia)(jia)工效率提高(gao)近一倍(bei)；

　　在对氧化铝陶瓷与氧化锆陶瓷(ci)进行加工(gong)(gong)时，在(zai)工(gong)(gong)具与工(gong)(gong)件上(shang)同时施加超声振动，从(cong)而使加工(gong)(gong)效率提高了(le)2～3倍(bei)；

　　在钻头上施以(yi)超(chao)声振动进(jin)行深孔加(jia)工，大大提高了孔内表面质(zhi)量与孔的圆度。