烧结完成后,从烧结炉中取出陶瓷刀具饼体,此时陶瓷刀具基体与石墨凸模紧密结合在一起。为了凸显出置入微织构的陶瓷刀具基体端面,需要采用100目砂纸去掉多余的石墨,直到看到陶瓷饼体的微织构为止。图3-11(a)所示为陶瓷刀具基体与石墨凸模接触状态,图3-11(b)所示为去掉多余石墨后,硬质耐磨相陶瓷刀具基体与软质润滑石墨相交替共存状态。
图3-11 陶瓷刀具基体与石墨凸模接触状态和去掉多余石墨后的状态
图3-12展示了去除多余石墨后烧结成型的微织构陶瓷饼体。为了确保在后续对陶瓷饼状基体切削时不损坏微织构,需要对置入微织构的端面划线标定,其中最内圈的方形为刀具边界轮廓,最外圈的方形和中心线为切削线。由于中心线两侧的加工余量较小,因此中心线的偏移误差务必保持在0.2mm之内,否则切削时将会损坏微织构。由于最外圈的方形切削线以外的部分均为加工余量,因此标定最外圈切削线时,尽量向外偏移,以保证微织构的完整性。
图3-12 烧结成型的微织构陶瓷饼体
在刀具后处理工艺过程中,主要是陶瓷刀具饼体切削、刀具坯体粗磨和精磨以及抛光,整个过程所用到的设备和工具有:J5060E1型自动内圆切片机、MQ6025A万能磨床、研磨玻璃、砂纸(100目和400目)、抛光机及工具显微镜(X40/80)等。刀具后处理技术要点包括几个方面:
(1)采用内圆切片机将制备的微织构饼状基体沿切削线切削。如图3-13所示,切削时要保证粗坯的每个刀尖的主、副切削刃均与正方形微织构单元的边界保持平行,并且两者之间的距离要保持在1~1.5mm,切削后的刀片粗坯尺寸为:长15mm×宽15mm×厚6mm。
图3-13 饼状基体切削示意图(www.daowen.com)
图3-14 刀具几何参数示意图
(2)对刀片粗坯粗磨并加工倒角和负倒棱。采用磨床进行粗磨,需要粗磨的面共有5个,含微织构的面除外。粗磨采用对面相互校正的方式进行,粗磨顺序为:不含微织构的底面,一对侧面,另一对侧面。粗磨过程中手动进给,每次进给0.005mm,研磨进程为0.1mm时,轮换到下一个面,待磨的5个面以每次0.1mm的进程向内推进,并随时采用40倍显微镜观察,直到每个刀尖的主、副切削刃均与正方形微织构单元的边界保持平行,并且两者之间的距离为0.2mm,刀片厚度为5mm时,停止粗磨。刀具倒角半径为0.8mm,负倒棱与前刀面的角度为20°,负倒棱宽为0.2mm,如图3-14所示。
(3)对粗磨后的刀片坯体精磨。对刀片坯体的6个面采用1000目的研磨玻璃手动精磨,对倒角和负倒棱采用400目的砂纸手动精磨。
(4)抛光成型。对刀片坯体的6个面,倒角和负倒棱进行抛光处理,最终成型微织构刀具。
图3-15所示为实验过程中所用到的仪器设备,分别是真空热压烧结炉、内圆切片机、磨床和抛光机。将烧制好的饼状陶瓷坯体进行切削,切削成4个标准立方体刀具,通过图磨床进行粗磨和修整,然后通过抛光机进行表面抛光处理。
图3-15 制备过程中的实验仪器
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