类别
描述
加工性能
陶瓷CNC加工涉及加工氧化铝、氧化锆、碳化硅等硬而脆的材料。这些陶瓷具有高耐磨性、热稳定性和低热膨胀率,但易在应力下开裂。加工通常需要使用金刚石或硬质合金等专用刀具,并精确控制以避免材料破损。
加工参数
关键加工参数包括切削速度、进给速度和切削深度,需优化以防止开裂并确保表面光洁。通常采用低切削速度和细进给,以减少热量产生,刀具设计需适应陶瓷的硬度和耐磨性。冷却液常用以降低温度。
注意事项
加工陶瓷时,避免过热、振动和机械应力以防止断裂。应使用金刚石涂层或硬质合金刀具,在受控条件下加工,辅以冷却液或气流降低热冲击。夹具刚性对于保证高精度也至关重要。
陶瓷种类
抗拉强度 (MPa)
屈服强度 (MPa)
疲劳强度 (MPa)
延伸率(%)
硬度 (HRC)
密度 (g/cm³)
应用
氧化锆(ZrO2)
100-1400
900-1200
200-400
0.1-0.3
12-13
5.6-6.1
牙冠、氧气传感器、燃料电池部件、耐磨零件
氧化铝(Al2O3)
250-400
200-350
100-150
0.1-0.2
15-20
3.7-4.0
电绝缘体、切削工具、轴承、密封件
氮化硅(Si3N4)
900-1400
800-1200
200-600
2-3
25-30
3.1-3.2
涡轮部件、机械密封、轴承、航空航天零件
氮化铝(AlN)
400-800
300-500
100-250
0.1-0.5
3.2-3.3
半导体封装、散热器、电路板、电力电子
碳化硅(SiC)
400-600
200-500
刹车盘、离合器、工业泵、电力电子
氮化硼(BN)
150-250
50-150
1-2
20-25
2.3-2.4
换热器、坩埚、模具、航空航天部件、半导体应用
参数
推荐范围/数值
说明
3 kW 至 5 kW
更高的主轴功率保证有效切削硬质陶瓷,避免损坏刀具和工件。
5000 至 12000 RPM
较高转速提高材料去除率,但过高会导致刀具过度磨损或开裂。
0.05 mm/min 至 0.5 mm/min
较慢进给速度减少材料崩裂或开裂,确保陶瓷平滑切削。
0.05 mm 至 0.1 mm
较小步距有助于提升表面质量和精度,减少材料应力。
0.2 mm 至 2 mm
浅切削有助于减少应力防止开裂,深切削风险刀具损坏。
空气冷却或极少量冷却液
陶瓷对传统冷却液反应不佳,推荐空气冷却以防开裂。
金刚石涂层或硬质合金刀具
金刚石刀具适用于硬质陶瓷,寿命长且切削效率高。硬质合金刀具适合较软陶瓷。
0.5 mm 至 6 mm
小直径刀具用于复杂陶瓷零件,高精度,大直径刀具用于粗加工。
正前角刀具
正前角设计降低切削力,减少脆性陶瓷断裂风险。
100 至 200 m/min
适中切削速度平衡去除率,避免过度热应力损坏陶瓷。
0.01 mm 至 0.1 mm
低切屑负荷保证对精密陶瓷零件的控制,防止开裂。
防振刀具
振动控制确保切削平稳,降低脆性陶瓷零件损坏风险。
顺铣
顺铣提高材料去除效率,降低断裂风险。
真空或机械夹具
合适夹持减少振动与位移,提高精度并防止陶瓷破损。
公差类型
±0.1 mm 至 ±0.2 mm
陶瓷脆性强,过紧公差易开裂。一般公差保证可制造性且不影响材料完整性。
±0.05 mm 至 ±0.1 mm
精密加工保证紧密配合和高性能零件,适用于航空、医疗和汽车领域。
1.5 mm 至 2 mm
薄壁可能降低陶瓷结构完整性,确保最小壁厚可提升耐用性和强度。
0.5 mm 至 1 mm
过小钻孔易导致材料破裂或刀具磨损,最小钻孔尺寸保证加工效率和材料完整性。
250 mm 至 300 mm
由于陶瓷脆性及刀具限制,大尺寸零件难加工。保持较小尺寸有利精度和降低破损风险。
2 mm 至 5 mm
过小零件难以操作且易碎,最小尺寸保证加工稳定性。
低至中批量(100至500件)
陶瓷加工耗时长,高批量生产难度大。低中批量更具成本效益。
1-10件
快速迭代生产功能性零件,适合设计和功能测试,陶瓷限量制作可行。
10-100件
低批量适合定制陶瓷零件,灵活且成本效率高,保证质量。
不建议用于陶瓷
高批量陶瓷加工成本高,材料浪费大,机床磨损及换刀频繁。适合耐用且不易脆裂材料。
1 至 4 周
陶瓷加工复杂且需专用刀具,交期通常较长。
Ra 0.2 µm 至 Ra 1.6 µm
光滑表面提升陶瓷零件性能和耐用性,特别适用于密封、轴承及医疗设备。
金刚石涂层刀具,硬质合金刀具
金刚石刀具切削效率高、寿命长,硬质合金刀具同样有效但磨损较快。