文摘：通过PTC的磨削实验，研究了磨削时间、磨削速度、磨料种类和粒度、磨盘材料对PTC磨削效果的影响，并对磨削机理进行了分析。结果表明，研磨质量主要受粒度的影响。为了提高磨削效率，保证表面质量，减少游离磨料对工件的脆性断裂损伤，可以采用固结磨料弹性磨具进行磨削。关键词：工程陶瓷磨削表面粗糙度 1。在行星式硅片磨床上进行了实验研究。氧化铝和钛酸钡的显微硬度值分别为1507.44HV0.1和623.9HV0.1。样品的厚度为2毫米。磨削速度为80、120、160、200转/分，抛光盘直径为350毫米，行星齿轮转速为120转/分。所用磨料是C W63、GC W28和W1.5金刚石微粉。磨盘分别由铸铁和法兰绒制成。研磨压力为24.5N.磨削前后用超声波清洗机对工件进行清洗和烘干，工件的磨削重量在精度为万分之一的精密天平上称重，从而换算出磨削体积(磨削量)。测量磨削前后工件的表面粗糙度，用扫描电镜观察磨削表面形貌。2.实验结果和分析。从图1可以看出研磨工艺对研磨效果的影响。对于两种工件材料，磨削量随磨削时间的延长呈线性增加。PTC的硬度不到Al2O3的一半，Al2O3的研磨量也比PTC小很多，也就是PTC比Al2O3陶瓷容易被切掉。图1磨削工艺参数与磨削量的关系随着磨削速度的增加，由于工件与磨料在磨盘上的相对切削次数增加，磨削量也随之增加。磨料粒度对研磨量有决定性的影响。磨料越粗糙，磨料滚入工件并切割的能力越强。对于PTC和Al2O3，当使用C W63和200r/min时，可以获得最大切削量。对于硬度高、结构致密的Al2O3材料，磨削材料压入工件并滚动破碎的能力较低，磨削速度和磨料粉体粒度对切削量的影响低于PTC。在研磨过程中，磨料在研磨过程的冲击下被粉碎成细小颗粒，研磨能力下降。持续添加的磨料具有良好的切割效果，而破碎的磨料则起到研磨和抛光的作用，两者的有机结合可以在一定的研磨时间内达到平衡。因此，随着磨削时间的延长，磨削表面粗糙度趋于稳定，并达到可达到的最佳值(见图2a)。a)磨削时间和转速B)磨料粒度图2磨削工艺参数与表面粗糙度的关系。磨削表面粗糙度主要与工件初始磨削表面质量、磨料粒度和磨料性质有关。大磨料会在工件表面产生很深的划痕。如果磨料不易破碎，磨料产生的划痕不仅会增加磨削表面的粗糙度，还会在磨削表面产生表面微裂纹损伤层，不仅影响工件的使用性能，还会导致工件在磨削过程和后续加工中受到损伤。自由磨料磨削时，磨料的切削运动是瞬时的、无规律的，工件受力不均匀和自由磨料嵌入较深是导致工件脆性的重要原因。磨削软PTC时，由于磨料的刮擦，表面出现不规则的脆性断裂，有时甚至磨削后的局部表面粗糙度比磨削前大。这些断裂是PTC后续加工、包装和运输的裂纹源。铸铁的磨削速度对磨削质量没有明显影响(见图2a)；磨料越细，研磨质量越好。与PTC相比，Al2O3具有更致密的结构和更高的硬度，因此磨削表面粗糙度随着磨料粒度的增大而略有降低。PTC的表面质量迅速提高，实验条件下的最终表面粗糙度为
2.研磨表面形貌。通过在SEM下观察一组不同磨削条件下的PTC磨削表面形貌图，发现铸铁盘低速磨削时，工件表面的晶粒和晶界非常清晰，微观结构中的孔隙也可以看到。工件表面被磨粒破碎，呈现明显的脆性断裂形貌。有些晶粒有穿晶断裂，但没有明显的塑性变形特征。磨削速度对表面形貌即表面粗糙度没有明显影响。工件表面留下的断裂裂纹明显降低了工件的强度。磨料变薄，表面变平，晶界趋于模糊，即表面质量变好。用绒布磨削时，磨削表面呈现为若干条深浅方向不同的划痕、气孔和凹坑，并有不同方向的微切削造成的浅沟、沟边脊和细长的切屑。由于绒布的弹性抛光和对磨料的夹持作用，磨削中的塑性切削明显。随着磨料的细化和磨削速度的提高，塑性流动槽变浅，表面趋于平坦。粉末也起到一定的填充工件凹坑的作用。实验条件表明，用铸铁圆片很难获得平整光滑的PTC表面。有时PTC需要后续的镀银工艺，凹凸晶体结构对提高涂层电极的效果非常有效。磨削效果明显与工件材料的晶体结构有关。氧化铝的磨削表面也出现凹坑和沟槽的组合，但塑性变形不是很明显。由于PTC的塑性变形
形比Al2O3强，因此，在实验条件下最终也易达到较好的表面质量。三、结论
1.以提高研磨效率为目的，可采用铸铁盘对工件进行研磨。工件研磨表面表现为脆性断裂。而以提高表面质量为目的，应采用绒布盘等具有弹性的研磨盘，工件研磨表面表现为塑性沟槽、凹坑和磨平平面。 2.随着研磨转速、磨削时间和磨粒粒度的增大，研磨量提高。磨削质量主要受到磨粒粒度的影响。 3.为了既提高研磨效率，同时保证表面质量，减少游离磨料对工件脆性断裂破坏，可采用固着磨料弹性研磨具进行研磨。
