一种陶瓷材料风洞模型的加工方法技术

本发明专利技术涉及航空航天技术领域，提供了一种陶瓷材料风洞模型的加工方法，包括步骤有：1)准备生坯材料；2)车制内腔偏心孔和圆柱外形台阶轴；3)烧结生坯材料；4)精车削外圆基准和内腔偏心孔至最终尺寸，得到毛坯件；5)利用V型夹块将毛坯件固定于机床，进行粗加工、半精加工和精加工；6)利用去工艺头夹块将毛坯件固定于机床，先后去除头部工艺头和尾部工艺头；7)对工件进行整形、打磨、抛光，获得成品件。本发明专利技术解决了硬脆材料高效精密加工技术，制定了陶瓷零件异形曲面高效铣磨工艺工序及参数，加工陶瓷材料常见的振动及崩边现象得到了明显抑制，零件表面质量明显提升，实现了该类大尺寸异形复杂曲面氧化锆陶瓷零件的高效制造。复杂曲面氧化锆陶瓷零件的高效制造。复杂曲面氧化锆陶瓷零件的高效制造。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷材料风洞模型的加工方法


[0001]本专利技术涉及航空航天
，具体而言，涉及一种陶瓷材料风洞模型的加工方法。

技术介绍

[0002]随着高空高速飞行器的发展，开展相应的风洞试验研究越来越多，要求越来越高，制造出能满足风洞试验精准度研究、风洞标准数据库建立、风洞性能考核、风洞性能校测等一系列科学研究的风洞试验模型迫在眉睫。
[0003]Y
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TZP材料是以Y203作为稳定剂的四方氧化锆多晶体陶瓷材料，Y203的组成在1.5％～3.0％(摩尔分数)之间，在Y203稳定的氧化锆粉体中，掺杂少量纳米级Al2O3微粉，以促进ZrO2胚体烧结致密，增加机械性能，一般在1400～1600℃温度范围内在四方或四方和立方的2相区烧结，晶界存在少量玻璃相。Y
‑
TZP陶瓷可通过应力诱导相变增韧机制，使材料具有极佳的力学性能、线性膨胀系数与钢铁接近。
[0004]氧化锆陶瓷的莫氏硬度为8.5，与蓝宝石相仿，耐磨、防刮痕；氧化锆陶瓷热导率低，触感温润如玉，氧化锆陶瓷为非导电材料，不会屏蔽信号，不会影响天线布局，可方便一体成型；氧化锆陶瓷的介电常数是蓝宝石的3倍，具有较好的高温力学性能、抗化学侵蚀性能、电绝缘性、较高的硬度和耐磨性等。
[0005]如图1所示为一种大型Y
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TZP氧化锆成品零件，该成品零件1具有长的、深的三级内腔偏心孔、鸭嘴异形外表面，整体长度400mm，最大椭圆外径130mm,最大内方孔边长75mm，最大内圆孔直径40mm，该零件具有高韧性、高强度、高致密度的特点，加工过程中难以保证制造的精确度。因此，如何解决上述问题成为本领域人员研究的重点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种陶瓷材料风洞模型的加工方法，以解决现有技术不足的问题。
[0007]本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：
[0008]一种陶瓷材料风洞模型的加工方法，包括以下步骤：
[0009]1)准备生坯材料；
[0010]2)在生胚材料上车削出外形圆柱和内腔偏心孔，并在外形圆柱上车削出若干台阶轴，在台阶轴的顶端车削出对顶中心孔；
[0011]3)烧结生胚；
[0012]4)采用金刚石镶片涂层车刀，以Aa＝0.25～0.5mm，F＝0.03～0.1mm/S,V＝25m/min为车削参数，精车削外圆基准和内腔偏心孔至最终尺寸，得到毛坯件；
[0013]5)使用V型夹块配合压板将毛坯件固定于机床，采用液压刀柄、硬质合金刀杆的可转位250#金刚石颗粒涂层刀头进行粗加工，刀具路径采用振荡切削的方式，切削参数选用Aa＝0.2mm，Ar＝0.2mm，F＝0.05mm/S,V＝150m/min，加工余量为0.3mm～0.6mm；
[0014]6)采用液压刀柄、硬质合金刀杆的可转位400#金刚石颗粒涂层刀头进行半精加工，刀具路径采用等高切削的方式，切削参数选用Aa＝0.1mm，F＝1500mm/min,S＝9000r/min，加工余量为0.2mm；
[0015]7)采用液压刀柄、硬质合金刀杆的可转位800#金刚石颗粒涂层刀头进行精加工，刀具路径采用等高切削的方式，切削参数选用Aa＝0.02～0.05mm，F＝1500mm/min,S＝20000r/min；
[0016]8)卸下V型夹块和压板，使用去工艺头夹块将5)中精加工后的工件固定在机床，按照先去除7)中获得工件的头部工艺头，再去除尾部工艺头；
[0017]9)卸下工件，整形、打磨、抛光，获得最终零件。
[0018]进一步地，步骤1)中，生坯材料的准备方法是：根据设计的包络生坯外形，采用干混压制成型工艺，压制圆柱形生坯，中部孔由钢芯压制而成。
[0019]进一步地，步骤3)中，烧结温度为1400～1600℃。
[0020]进一步地，步骤5)中，所述V型夹块包括头部V型夹块和尾部V型夹块，所述头部V型夹块和尾部V型夹块均包括支撑块，所述支撑块上设置有一与工件外轮廓面贴合的V型槽，所述头部V型夹块的支撑块底部还设置有垫块，以保持与尾部V型夹块等高。
[0021]进一步地，步骤8)中，所述去工艺头夹块包括上夹块和下夹块，上夹块和下夹块的相对面上均是有与工件外轮廓贴合的弧形槽，所述上夹块和下夹块通过螺钉固定于一体。
[0022]进一步地，步骤8)中，上夹块和下夹块在弧形槽处通过胶粘剂与工件临时固定。
[0023]进一步地，步骤8)中，去除工艺头之前，需要将带去工艺头夹块的工件在机床上进行三坐标测量，调整去工艺头夹块，减少去工艺头夹块与陶瓷零件之间的装配误差。
[0024]进一步地，步骤8)中，去除头部工艺头后，需要对工件头部进行粗加工、半精加工、精加工。
[0025]进一步地，步骤8)中，去除尾部工艺头的方法是：选用金刚石切割刀片先对大余量进行整体切割去除，然后进行精加工，精加工时采用液压刀柄、硬质合金刀杆、可转位800#金刚石颗粒涂层刀头，刀具路径采用等高切削的方式，切削参数选用Aa＝0.02～0.05mm，F＝1500mm/min,S＝20000转/min。
[0026]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0027]1、本专利技术根据产品结构特点，加工难点，针对具有复杂内腔、外腔异形曲面，开展了从陶瓷坯体制备、切削加工工艺规划、切削刀具设计、切削效率与质量研究，成功制造出了大型Y
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TZP氧化锆成品零件，零件加工表面质量和尺寸精度达到设计和装配要求。
[0028]2、本专利技术解决了硬脆材料高效精密加工技术，制定了陶瓷零件异形曲面高效铣磨工艺工序及参数，加工陶瓷材料常见的振动及崩边现象得到了明显抑制，零件表面质量明显提升，实现了该类大尺寸异形复杂曲面氧化锆陶瓷零件的高效制造。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0030]图1是本专利技术提供的一种大型Y
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TZP氧化锆成品零件的立体结构示意图；
[0031]图2是本专利技术提供的一种大型Y
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TZP氧化锆成品零件的剖视图；
[0032]图3是本专利技术提供的一种大型Y
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TZP氧化锆成品零件在加工过程中的形状变化图一；
[0033]图4是本专利技术提供的一种大型Y
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TZP氧化锆成品零件在加工过程中的形状变化图二；
[0034]图5是本专利技术提供的一种大型Y
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TZP氧化锆成品零件在加工过程中的形状变化图三；
[0035]图6是本专利技术提供的一种大型Y
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TZP氧化锆成品零件在加工过程中的形状变化图四；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷材料风洞模型的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：1)准备生坯材料；2)在生胚材料上车削出外形圆柱和内腔偏心孔，并在外形圆柱上车削出若干台阶轴，在台阶轴的顶端车削出对顶中心孔；3)烧结生胚；4)采用金刚石镶片涂层车刀，以Aa＝0.25～0.5mm，F＝0.03～0.1mm/S,V＝25m/min为车削参数，精车削外圆基准和内腔偏心孔至最终尺寸，得到毛坯件；5)使用V型夹块配合压板将毛坯件固定于机床，采用液压刀柄、硬质合金刀杆的可转位250#金刚石颗粒涂层刀头进行粗加工，刀具路径采用振荡切削的方式，切削参数选用Aa＝0.2mm，Ar＝0.2mm，F＝0.05mm/S,V＝150m/min，加工余量为0.3mm～0.6mm；6)采用液压刀柄、硬质合金刀杆的可转位400#金刚石颗粒涂层刀头进行半精加工，刀具路径采用等高切削的方式，切削参数选用Aa＝0.1mm，F＝1500mm/min,S＝9000r/min，加工余量为0.2mm；7)采用液压刀柄、硬质合金刀杆的可转位800#金刚石颗粒涂层刀头进行精加工，刀具路径采用等高切削的方式，切削参数选用Aa＝0.02～0.05mm，F＝1500mm/min,S＝20000r/min；8)卸下V型夹块和压板，使用去工艺头夹块将5)中精加工后的工件固定在机床，按照先去除7)中获得工件的头部工艺头，再去除尾部工艺头；9)卸下工件，整形、打磨、抛光，获得最终零件。2.根据权利要求1所述的陶瓷材料风洞模型的加工方法，其特征在于：步骤1)中，生坯材料的准备方法是：根据设计的包络生坯外形，采用干混压制成型工艺，压制圆柱形生坯，中部孔由钢芯压制而成。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷贵刚，毛代勇，周先平，
申请(专利权)人：成都凯迪精工科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：