加工技术的瓶颈

陶瓷材料性脆，容易断裂，而且裂纹容易扩散，这个致命的弱点严重制约了陶瓷材料的加工、发展和应用。随着特种陶瓷材料的开发和应用，陶瓷材料加工的要求越来越高，加工技术也受到人们的普遍关注。

 在陶瓷材料加工中，研磨是一种重要的精密加工方法。它可分为去除加工、结合加工和变形加工三类。在精密或超精密加工过程中，比如去除加工时，要去除材料表面的一层原子，就是将材料表面原子与内部原子切开，机械加工必然残留有加工变质层，加工中还伴随着化学反应等复杂现象，处理不好就会影响材料的性能。据介绍，陶瓷材料的超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段。近年来，我国虽然在超精密加工方面做了大量工作，但是与国外发达国家还有距离。目前，我国大直径、高质量的球类还是依靠进口，然而国外又不愿意出售给我们，致使我国大型风机等应用受到一定制约。影响精密加工和超精密加工的因素主要有加工机理、被加工材料、加工设备及其基础元件、加工工具、检测与误差补偿、工作环境、工艺过程设计、夹具设计、人的技艺等。超精密加工手段主要有超精密切削、超精密磨削和超精密研磨抛光以及特种加工等。这其中有很多基础科学问题有待解决。目前国内主要围绕基础几何形状表面(平面、球面、圆柱面)的超精密高效磨削、研磨抛光加工技术与装备，开展一系列原创性的加工方法、关键技术、加工与检测设备研究，形成加工技术及理论体系，并应用于工程实际。

助力陶瓷精密加工

在国家自然科学基金的支持下，国内一些科研团队提出了半固着磨粒加工新方法及低结合强度、弱塑性变形的半固着磨具设计技术，揭示了先进陶瓷材料分别在脆性域、塑性域和弹性域均匀去除的加工规律;开发了具有低结合强度、弱塑性变形特性的半固着磨具，建立了其性能检测和评价体系。提出了偏心研磨和双自转研磨两种球面全包络研磨成球原理，为解决成球精度低、成球效率低的技术难题提供了理论依据;建立了球面研磨均匀性的定量分析方法，为球体加工工艺过程的优化提供了有效的预测手段。并研发了陶瓷球球体加工工艺专家数据库以及球体固着磨料研磨技术、化学机械抛光技术、研磨盘在位修整等陶瓷球精密高效加工关键技术，形成了陶瓷球体精密高效批量加工工艺新方法，并研制了基于全包络研磨成球方式的新型精密球体研磨机，实现了陶瓷球的批量高效加工。