第7期 2016年7月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechnique
文章编号：10012265(2016)07003404
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.07.010
磨料水射流车削陶瓷材料的模型研究
邓宇锋
（江苏信息职业技术学院机电工程系，江苏无锡214153）
No.7 Jul.2016
摘要：工程陶瓷材料在航空航天等领域有着广泛的应用，由于工程陶瓷具有硬度大、脆性高、断裂韧性低等特点，其加工工艺性很差，极易产生细小裂纹和应力集中现象，影响陶瓷零件的综合性能及使用寿命。文章在研究鹿料水射流单磨粒冲蚀机理的基础上，对氧化铝陶瓷材料应用磨料水射流进行车削加工，并建立
车削陶瓷材料的深度模型。最后，进行鹿料水射流车削实验，实验结果表明，该模型具有很高的可靠性。关键词：磨料水射流：工程陶瓷：数学模型：车削加工
中图分类号：TH16：TG662
文献标识码：A
Study on Ceramic Materials Model of Abrasive Water Jet Machining
DENG Yu-feng
(Department of Electrical Engineering Jiangsu College of Information Technology,Wuxi Jiangsu 214153,China) Abstract: Engineering ceramic materials has been widely used in aerospace and other fields,but its process-ing technology is very poor,easy to produce tiny cracks and stress concentration phenomenon which affect the overall performance of ceramic parts and service life because of its high hardness,high brittleness and low fracture toughness. On the basis of theoretical research,this paper used the abrasive water jet to process the alumina ceramic material,and established the abrasive water jet cutting depth model of alumina ceramic s model has high reliability
Key words: abrasive water jet;engineering ceramics;mathematical model;turning
0引言
工程陶瓷材料（氧化铝、氧化锆等）具有高硬度、高强度、耐腐蚀、耐磨、隔热、化学稳定性好等优良性能，在军事、航空航天、原子能、空间技术及制造等领域的应用日益广泛)。但是，由于工程陶瓷材料的高硬度、高脆性及低断裂韧性等固有属性，其加工工艺性比其他材料差很多，在机械加工过程中极易产生细小的裂痕和应力集中现象，从而导致陶瓷零件的疲劳强度降低，影响陶瓷零件的综合性能和使用寿命(2]。
磨料水射流加工技术作为一种非传统的冷加工技术，近20多年来得到了迅速发展3]。相对于其他的传统加工技术而言，它具有无热影响区、无工具磨损、反作用力小、加工范围广、加工柔性高、绿色环保以及操作简单[4]等优点。在精密、微细加工领域，磨料水射流加工技术对高硬度、高脆性等难加工材料精密、微细加工的精度不断提高，拥有产阔的应用前景。自前，磨料水射流加工技术作为一项新兴的新型的加工技术而被专家学者广泛研究。在对陶瓷材料的磨料水射流加工研究方面，万庆丰等13建立了工程陶瓷材料磨料水射
流钻削加工的理论模型，分析了影响钻削深度和表面粗糙度的工艺参数。张沙等对高硬脆材料的切割机理进行了研究，建立了切割冲蚀模型，并冲击区的应力进行了分析。Dittrich等7]通过实验研究得出，磨料水射流加工可有效应用于陶瓷等硬脆材料的加工中，且影响加工质量的主要工艺参数为喷射压力P、磨料流量m。和喷头横移速度u。他们主要是通过切机理、工艺过程及有限元方法等方面的探索，对磨料水射流切割、磨削及钻削等加工方式进行了大量研究，取得了辉煌的成果。但是，对于陶瓷材料的磨料水射流车削加工方面的研究还相当少，有得进一步充实。
本文在研究磨料水射流单磨粒冲蚀机理的基础上，建立了氧化铝陶瓷材料的磨料水射流车削深度模型，并通过实验进行了验证，验证结果表明，该模型具有很高的可靠性。
磨料水射流加工系统及加工原理
1
磨料水射流一般是由增压器、贮液蓄能器、孔径很
小的喷嘴、机器臂、水平工作台以及控制装置组成，其结构简图如图1所示。
收稿日期：20150825；修回日期：20151012
作者简介：邓宇锋（1981一），男，江苏无锡人，江苏信息职业技术学院讲师，研究方向为CAD/CAM/CAE、机械制造技术，（E-mail)dengyufeng1981
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