BW Professional Cutter Expert www.tool-tool.com

ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

弊社の製品の供給調達機能は：

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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個人分類：學術研究

Nov 19 Thu 2009 10:57
MACRO立體粗铣(半球) www.tool-tool.com

球體(半球粗铣)

球直徑 300mm

刀具 63端铣刀(3刃刀片)

工件材質(鑄鐵)

O7788;

G54 G90 G0 X200. Y0. G43 H100 D100 Z50. S1500 M3;

Z2. M7;(吹氣)

#100=0. ;(起始角)

#101=1. ;(一次進刀角度)

#102=90.:(終點角)

#103=150.;(球半徑)

WHILE [#100LE#102] DO1;(循環條件式)(當#100的角度小於等於#102角則繼續循環.當加到滿足甚至超越條件式時則循環結束跳過)

#100=#100+#101;(#100的角度等於自加)

#110=#102.-[#103*cos[#100]];(#110=半球高減去增量角為一次Z值)

#111=#103*sin[#100];(一次增量後的X值)

G90 G42 G1 X#111 Z#110 F850;

G2 I-#111F650;

G40 G1 X200. F2500;

END1;(循環結束)

G0 Z150. M5;

G91 G28 Z0. M9;

M30;

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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Nov 19 Thu 2009 10:31
ACF www.tool-tool.com

隨著電子產品朝輕，薄，短，小化快速發展，各種攜帶式電子產品幾乎都已液晶顯示器作為顯示面板，特別是在攝錄放影機，筆記型電腦，大哥大或個人數位處理器等產品上，液晶顯示器已是重要的組成元件。液晶顯示器除了液晶面板外，在其週邊必須連動驅動晶片作為顯示訊號之控制用途。一般而言，液晶面板與驅動IC系統的介面銜接技術大致可分為下列幾種：捲帶式晶粒自動貼合技術(Tape Automated Bonding；TAB)、晶粒－玻璃接合技術(Chip on Glass；COG)、晶粒－軟板接合技術(Chip on Flex；COF)。

8 F5 O) t, @$ M4 j; a. G$ J3 a& _) j2 K* P" F7 J! m2 異方性導電膠膜(Anisotropic Conductive Film；ACF)

0 Q/ K! ?+ t6 }1 s: a3 i# T0 x, c$ \/ \$ o2.1 何謂異方性導電膠：其特點在於Z軸電氣導通方向與XY絕緣平面的電阻特性具有明顯的差異性。當Z軸導通電阻值與XY平面絕緣電阻值的差異超過一定比值後，既可稱為良好的導電異方性。. t2 i: C: t7 x- y$ g- J' Y

; _* N N3 t& E5 @" Y2.2 導通原理：利用導電粒子連接IC晶片與基板兩者之間的電極使之成為導通，同時又能避免相鄰兩電極間導通短路，而達成只在Z軸方向導通之目的。

5 [2 |$ U% M) n$ E3 w. J" J

2.3 產品分類：1. 異方性導電膏。9 [2 ^; m2 Q) w/ ) j) W* L7 ~# R- A) \2. 異方性導電膜。

6 ^. U* w' Q6 ]' X

異方性導電膜(ACF)具有可以連續加工(Tape-on-Reel)極低材料損失的特性，因此成為目前較普遍使用的產品形式。

2.4 主要組成：主要包括樹脂黏著劑、導電粒子兩大部分。樹脂黏著劑功能除了防濕氣，接著，耐熱及絕緣功能外主要為固定IC晶片與基板間電極相對位置，並提供一壓迫力量已維持電極與導電粒子間的接觸面積。

' j& c* C5 e: [ c2 m: y+ ^一般樹脂分為熱塑性樹脂與熱固性樹脂兩大類。熱塑性材料主要具有低溫接著，組裝快速極容易重工之優點，但亦具有高熱膨脹性和高吸濕性缺點，使其處於高溫下易劣化，無法符合可*性、信賴性之需求。而熱固性樹脂如環氧樹脂(Epoxy)、Polyimide等，則具有高溫安定性且熱膨脹性和吸濕性低等優點，但加工溫度高且不易重工為其缺點，但其可*性高的優點仍為目前採用最廣泛之材料。0 @0 q0 c# n1 a2 ^

在導電粒子方面，異方導電特性主要取決於導電粒子的充填率。雖然異方性導電膠其導電率會隨著導電粒子充填率的增加而提高，但同時也會提昇導電粒子互相接觸造成短路的機率。另外，導電粒子的粒徑分布和分布均勻性亦會對異方導電特性有) j( i6 S. 所影響。通常，導電粒子必須具有良好的粒徑均一性和真圓度，以確保電極與導電粒子間的接觸面積一致，維持相同的導通電阻，並同時避免部分電極未接觸到導電粒子，導致開路的情形發生。常見的粒徑範圍在3~5μm之間，太大的導電粒子會降低每個電極接觸的粒子數，同時也容易造成相鄰電極導電粒子接觸而短路的情形；太小的導電粒子容易行成粒子聚集的問題，造成粒子分布密度不平均。

2 n2 Z8 a c6 U& c T f4 q* F! L" M- \3 Z, _在導電粒子的種類方面目前已金屬粉末和高分子塑膠球表面塗佈金屬為主。常見使用的金屬粉鎳(Ni)、金(Au)、鎳上鍍金、銀及錫合金等。0 ^9 {# b* t9 `" J! U* \6 e3 u1

x( ?& Z/ A7 T' R7 U7 r' k) e* c) x6 Q目前在可*性和細間距化的趨勢下，如COF和COG構裝所使用之異方性導電膠，其導電粒子多表面鍍鎳鍍金之高分子塑膠粉末，其特點在於塑膠核心具可壓縮性，因此可以增加電極與導電粒子間的接觸面積，降低導通電阻；同時，塑膠核心與樹脂基礎原料的熱膨脹性較為接近，可以避免熱循環和熱衝擊環境時，在高溫或低溫環境下，導電粒子因與樹脂基礎原料的熱膨脹性差異減少與電極間的接觸面積，導致導通電阻上升，甚至於開路失效的情形發生。/

# Y/ C% ~9 B `; u+ h! A3 各廠商導電膠膜之差異% f, T' d9 O1 `- J. k4 `/ X. ^

7 S) E) p2 r. M; e. [3.1 Sony ACF(Single Layer)

Casio 發展出稱為Microconnector的先進ACF技術，應用在COF，COG接合上。此ACF材料主要是在導電粒子製作上有突破性發展。其導電粒子除了如一般在塑膠核心表面鍍上金屬層之外，又再金屬層表面再塗佈一層10nm厚的絕緣層，而此絕緣層則是由極細微的樹脂粒子所組成。其發展材料之樹脂黏著劑可以為熱塑性或熱固性材料，然後將導電粒子加入做成膏狀物或薄膜狀產品。當此材料貼附於軟板基板進行熱壓製程時，導電粒子與晶片凸塊和軟板基板電極同時會壓破其接觸面的絕緣層(即Z軸方向)，但未接觸的XY平面方向之絕緣層則不會被壓破，保持其絕緣性。因此Casio相信，使用此種塗佈絕緣層的導電粒子，可以提高異方性導電膠的粒子密度，達到細間距和低導通電阻的要求，而同時又不會有短路的情形發生。

9 T- Y3 F: x- J) b2 k; y" C

. E4 Z& b1 [2 L2 j3.2 Hitachi ACF(Double Layer)4 @9 k9 o%

6 @3 E' N2 l- x" M" I針對細間距化的要求，日立化成則提出了雙層(Double Layer)結構之ACF，雙層結構之上層為未添加導電粒子的樹脂層，而下層則是含有單層導電粒子的排列。與傳統單層結構之ACF相比，雙層結構可以在不增加導電粒子密度的情形下，因下層局部粒子密度較高，使得電極單位接觸面積內之粒子密度較高，同時在接近晶片凸塊區域，因局部粒子密度較低而降低了短路的情形發生。2 p+ T- ~9 _9 ^

' 在樹脂黏著劑方面，為了可*性的考量，日立化成在其產品上均選擇使用環氧樹脂系統已提高材料的黏著強度、玻璃轉移溫度及防濕性等特性。

簡單來說，要求精度特高的熱壓用ACF，比如TFT行業，COG BONGING,OLB BONDING,PCB BONGING,PDP BONDING等，用ACP,NCP的一般的FLIP CHIP BONDING比較多。比如IC CARD,TAG,

ACF最有名的好像日立，SONY,其他也有三星等，ACP廠家有不少如日本京瓷，SONY

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Nov 19 Thu 2009 10:24
陶瓷特性 www.tool-tool.com

陶瓷特性

隨著奈米科技的興起，加上媒體的大肆報導，奈米成為家喻戶曉的微小單位。當然人們也知道，材料和奈米是分不開的。材料基本上可分為金屬、陶瓷及高分子三大類，是一個非常廣泛的名詞，而陶瓷材料早已擺脫傳統的碗盤、衛浴器材等之應用，進入高科技領域例如：電腦、大哥大、汽車、人工關節、甚至太空梭之隔熱片等尖端科技元件之應用。本文會針對陶瓷材料的結構（Structure）、性質（Property）與應用（Application）做一深入淺出的介紹，期使大家對陶瓷材料有一基礎的認識。而且將會針對先進陶瓷材料的物理性質，由淺入深地，自陶瓷晶體的化學式、玻璃陶瓷的種種用途，及瓷材料的機械、電性（含介電）及磁性等性質，本文整理有關陶瓷材料的種種資料，及相關報導，讓世人顛覆對陶瓷的看法。

貳●正文

一、什麼是陶瓷材料陶瓷是一個很廣泛的名詞，通常定義為：須經高溫處理或緻密化的無機金屬材料，陶瓷涵蓋的範圍很廣，包括矽酸鹽、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等，有些陶瓷含有金屬離子，如氧化鋁，有些則無，如碳化矽，陶瓷材料可能是人類最早製造的器物之一。數千年來，被用來製成各種家用器皿、裝飾品、磁磚、水泥、玻璃及耐火材料等，是日常生活所不可缺少的，這些陶瓷製品統稱為傳統陶瓷，主要原料是一些矽酸化合物，如粘土，隨著科學的日新月異許多具有特殊功能的陶瓷產品逐漸被開發出來，這些陶瓷被稱為精密陶瓷。它們具有絕佳的機械性質，出色的磁性、電性、光學及熱學性質，以及絕無僅有對高溫和腐蝕環境的抵抗能力。因此，在研究發展上，愈來愈吸引人們的注意。精密陶瓷應用的範圍很廣，例如利用它們的高抗熱能力，可用於汽車引擎、燃燒器噴嘴和熱交換器等。

二、陶瓷材料的特性

一般而言，陶瓷材料具有下列特性：硬度高：已知的最硬物質-鑽石，以及氮化硼、碳化硼、碳化矽等，都是陶瓷。
01.耐腐蝕

許多陶瓷對氧化及化學腐蝕具抵抗能力。
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com陶

瓷材料科學工程應用之探討

02.耐高溫

陶瓷耐高溫的特色為其他材料所無法比擬，有些精密陶瓷可忍受高至1400度的溫度，而仍能保持其強度，而金屬材料即使是最耐熱的超合金，也很少可使用到高於1100度的溫度。
03.耐磨耗

陶瓷的耐磨能力比金屬優良。
04.重量輕

陶瓷大都比金屬輕，有時僅為金屬的百分之四十而已。因為重量輕可節省燃料，因此對飛機、飛彈以及太空船方面而言，非常重要。
05.摩擦係數低

陶瓷因具有低摩擦係數、高壓縮強度以及耐磨阻力，有些精密陶瓷可用於軸承等機械元件中而不需潤滑。
06.電、磁、光、熱特性

陶瓷材料除了上述結構方面的特性，有些精密陶瓷也擁有許多特殊的電、磁、光、熱性質。脆性（或低韌性），陶瓷較其他材料具有較高脆性。掉下一個金屬杯時，杯子僅產生一輕微的凹痕。而當掉下一個普通的瓷杯時，則常破裂成一堆碎片。脆性是陶瓷在結構應用上的最大致命傷。不過近年來，因為藉由改良粉體的製造處理，以及發現新材料，以使陶瓷的韌性大為提高，有些陶瓷甚至被稱為瓷鋼。

三、黏土類陶瓷

泥土作物是人類最古老的工業之一，我國習稱，凡用泥土為原料而做成的器皿，再用火燒成者，統稱為陶瓷。自然界中所產生的岩石類及各種黏土，混水產生可塑性，可塑造各種形狀的物品，在置於室內，以適當溫度燒之，即成陶瓷，此類陶瓷包括大家所熟悉的建築瓷、飲食瓷、文具瓷、裝飾瓷、衛生瓷、理化瓷乃至電氣瓷，此類陶瓷所含的原料主要來自天然礦產，以黏土、長石及石英三種為主。其中黏土原料含有極高的可塑性，故可經由各種方法形成。如徒手、轆轤及注漿等成形法，很早就為人類運用的長石是低熔點原料，在990度即開始與其它原料
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com陶瓷材料科學工程應用之探討

反應產生液體，使原料粉末顆粒燒結較容易。石英在三種原料中反應較慢，有防止杯體因燒成產生液體而變形的作用。此外，一般日用陶瓷，常在表面塗兩成玻璃物質，稱為釉。釉除可使器皿表面平滑發光增加美觀外，並有使器皿不透液體，防止沾汙及增加壽命的作用。

四、玻璃玻璃是一種在高溫熔解的液體，而冷卻時卻沒產生結晶的固體。玻璃加熱至適當溫度時，像黏性的液體，透明且容易形成，因此廣泛作為窗玻璃及容器玻璃等應用。

玻璃的成分主要有三大類

01.玻璃形成劑

即形成玻璃的主要成分：SiO2、B2O3及PbO2等。
02.玻璃修飾劑

使玻璃易熔且黏度低的成分，如Na2O、CaO 及K2O 等。
03.中間劑

性質介於前兩類之間，如A12O3等。這三類成份一不同比例組成，可形成特性變化很大的玻璃，如一般的窗玻璃或平板玻璃，主要由Na2O、CaO 及SiO2組成，而像水晶的鉛玻璃則主要由K2O、Na2O、PbO2及SiO2所組成。玻璃的應用，隨著需求，開發的新種類愈來愈多，如光學玻璃、電氣用玻璃、透紫外線玻璃、紅外線玻璃、感光玻璃、結晶玻璃以及光纖等。其中商用光纖是由高純度的SiO2為主成分而製成，由於通訊容量比一般通訊方式大許多，已逐漸取代傳統通訊方式而成為主流。

五、陶瓷電容器

電容器的主要功能為儲存電能，及阻止直流電而讓交流電通過等作用。這些均需要高電容的電容器。一般電容器的基本結構為一介電材料兩端度上金屬電極。電
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容值的大小與介電材料的介電常數、電極面積成正比，而和介電材料的厚度成反比。早期電容器的介電常數，如紙質電容器及雲母電容器等，介電常數大多小於10。而陶瓷材料中鈦酸鋇陶瓷的介電常數可高達2000左右，是目前陶瓷電容器的主要材料。餵了更勁一步提高電容值，可將鈦酸鋇做成厚度為數十微米的薄層，在與金屬電極互相堆積。因為每一層厚度極薄，再加上已並聯方式堆積，因而整個電容器的有效介電常數可高至100.000，這是目前電子工業中應用最多的電容器，稱為積層電容器（MLC）除此之外，有些特殊的電容器，包括障壁層電容器及弛緩材料電容器亦已逐漸受到重視，這些均為陶瓷材料所製成。

六、壓電陶瓷

壓電陶瓷是具有壓電效應的陶瓷體。壓電效應是指當物體受到壓力時，會產生電荷（或電壓），即正壓電效應；或相反的，當物體受外加電壓時，會產生變形，即逆壓電效應。壓電效應存在的必要條件，是材料的晶體結構不可有對稱中心。擁有鈣鈦礦結構的陶瓷，如鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛等，其晶體結構中鈦原子和氧原子的中心不在一處因此缺少對稱中心，而有壓電性，即是最有用的壓電陶瓷。壓電陶瓷的應用很廣，方式有

01.電能→機械能

當施加一交流電壓時，物體會有正負方向的機械波動。震動的頻率與材料特性、元件尺寸和設計有關。若在超音波範圍，則成為超音波震盪元件，可作為超音波洗淨器、聲納、超音波熔焊機等；若在音波範圍，則可做為揚聲器、高音喇叭、蜂鳴器等。
02.機械能→電能當施加外力時，物體會有感應電壓。外力有正負大小變化時，感應電壓亦有正負大小變化。應用於水中探測，水中物體移動產生的壓力波，被壓電元件轉換成電波，而偵測出來。也可應用於打火機、瓦斯爐內的點火元件。
03.電能→機械能→電能
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此類應用包括電子產品中應用極廣的濾波器等。

七、電光陶瓷

在鋯鈦酸鉛（PZT）陶瓷中加入氧化鑭（La2O3），並經過適當程序，可製成透明的陶瓷。透光率達98以上，稱為PZLT電光陶瓷，PZLT陶瓷經過店場極化後，不同極化狀態的光穿過陶瓷時，會產生相位差。若配置適當的偏光材料於光行途徑中，則在某些相位差時，光線無法通過，某些則可大部分通過。由於相位差可靠電場控制，因此電場可以控制光線的穿透率，而成為電光陶瓷。PZLT已經有許多應用，如做為相機快門，利用電場控制光線的通過與否，不需如傳統機械快門的複雜。又可作為濾色片、影像儲存元件、影像顯示元件及保護鏡等，用途極廣。

八、磁性陶瓷

磁性陶瓷主要為鐵氧磁體，包括
01.MFe2O4（尖晶石結構），M代表Ni、Mn、Zn、Mg及Co 等。

02.六方鐵氧磁體，如BaFe12O19等。
03. 拓榴石鐵氧磁體，如Y3Fe5O12等各具不同的特性，適合不同的用途。磁性陶瓷與金屬磁性材料相比，最顯著的優點是電阻高，故因磁場改變而產生的渦流損失小很多。由於高頻應用時，渦流損失很重要故高頻時磁性陶瓷是主要的磁性材料。磁性陶瓷又大致可分為軟性及硬性。軟性者較易磁化，具有較高磁化率廣泛應用於磁頭（如Ni-Zn尖晶石鐵氧磁體）、磁記憶元件（如Mn-Zn尖晶石鐵氧磁體）方面。硬性不易磁化，但磁化後殘存的磁性很高，且磁性不易消失，故可作為永久磁鐵等應用。至於Y3Fe5O12主要用於微波元件。

九、陶瓷感應器

許多陶瓷在不同濕度環境下，電阻不同。經由電阻的測量，可知環境中的相對濕度，可作為濕度感應器，適用於烘衣機、微波爐、烤箱及工業烘乾設備的自動濕度偵測控制。

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有些陶瓷在不同溫度下，電阻有明顯的不同。經由電阻的測量。經由電阻的測量，可知溫度的高低，可作為溫度感應器，或溫度補償元件，早已廣泛應用於醫療用自動溫度偵測器、電子迴路的溫度補償等，如負溫度係數（NTC）熱敏電阻材料。另外，以鈦酸鋇可製成正溫度係數（PTC）陶瓷，應用於電視的砝磁器，可恆溫融膠槍、熱風機等。有些陶瓷在不同氣氛下，有不同的電阻值，經由電阻的測量，可知氣氛（例如氧分壓）的高低此類陶瓷含有TiO2。而有些陶瓷會感應，不同的電壓，經由電壓的測量亦可知氣氛的狀態，如ZrO2。應用於氣體趕測器，用以控制汽車引擎燃燒或工業窯爐的燃燒等，陶瓷感應器是利用陶瓷的半導體或化學特性，將壓力、溫度、光、聲音、氣體及濕度等轉換成某些電器訊號（如電阻、電壓），而達到偵測的目的。

十、結構陶瓷

有些陶瓷不僅耐熱、耐蝕、耐磨耗、韌性高，而且在高溫亦具有高強度，此類陶瓷稱為結構陶瓷，主要有氮化矽、碳化矽等。由於具有上述特性。長期以來一直被視為陶瓷引擎的候選材料。易用於切削工具、模具及軸承等方面。

十一、生醫陶瓷

生醫陶瓷指的是人體生理能夠相容，不受排斥，且無毒性的陶瓷，包括氫氧基磷灰石、三鈣磷酸鹽、氧化鋁及含鈣、磷的生醫玻璃及結晶玻璃等。含鈣及磷的陶瓷由於與人體骨骼及牙齒的成分類似，因此容易接和且不受排斥，早已成為醫學上骨骼及牙齒的人造材料。而氧化鋁則因活性小且無毒性不受排斥，雖接合較差。但因本身強度高，亦可用於齒根材料。

十二、陶瓷製程

陶瓷的製造方法，基本上對傳統陶瓷，及精密陶瓷而言，並無顯著的差異。所不同的是在於傳統陶瓷所用的原料大部分取自天人原料，再加以處理而得。而精密陶瓷所用的原料則全以人工合成，不論在純度及粉體性質上的要求都高於傳統陶瓷，陶瓷的製程以燒結體為主流可分為下列步驟起使原料的選擇需考慮純杜、粉末粒徑-粒度分佈，分散性及粉粒形狀等這些資料都必須依賴科學儀器的輔助分析才能獲得，作為精密陶瓷燒結原料的粉體，其粒徑一般要求能均勻地維持在小於一微米的程度，陶瓷粉底的製備可分為機械與化學種兩種前者是利用機械方式將所需粉末藉由混合、段燒及研磨等過程以獲得所需成分以降低粉鏡大小等目的。不過若要得到高純度且均勻的超微細粉末，則必須採用一些化學的粉體製作方法，例如氣相反應法、液相析出法、溶劑蒸乾與淬取法、溶膠-凝膠法等。在成形方面，常用的陶瓷成形方式有乾壓法、鑄漿法擠出成形法及刮刀成形法等。
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燒結是陶瓷製程中極重要的步驟，主要目的是將已成形好的胚體，藉由高溫（通常在物質融點的2/3 以上），造成原子的移動擴散產生熔合作用，而達到緻密化的目的。為達到這個目的，一般原料的粒徑需小於1微米。有時，為了幫助燒結，常加入少量較低融點的物質，例如傳統陶瓷器即是以長石擔任此一角色。只是，這種燒結促進劑的增加，不能使陶瓷產品性能減弱。因此，如何進行粉末的製備，

製造出示合的粉體是精密陶瓷燒結的關鍵。有些燒結體還需經過一些加工處理，才能獲得所需陶瓷成品的尺寸、表面平整度等要求。最後經過性質測試，才能成為可用的陶瓷製品或做進一步的改良。以下將做更明確的講解：

01.原料選擇
A.原料：黏土，燧石，長石，氧化鋁，氧化鋯，碳化矽，氮化矽，鈦酸鋇等。
B.變數：純度，化學組成，粉末尺寸，形狀，數量及分怖。
02.粉體製備
A.固態反應法，化學共沉法，溶膠凝膠法（sol-gel method）等製粉方法.
B.變數：添加成形助劑（黏結劑，分散劑，潤滑劑等），研磨混合，煆燒（脫溶劑）溫度曲線，乾燥方式。
03.生坏成形
A.單軸加壓法，注漿成形（slip casting），擠出成形，刮刀成形（tape casting），冷均壓法，射出成形（injection molding）

B.變數：脫除有機物（如黏結劑等）或生坏粗加工.
04.燒結
A.常壓燒結，氣氛燒結，熱壓燒結，快燒，反應燒結，熱均壓燒結（hot-isostatic-pressing）。
B.變數：燒結曲線，線收縮率
05.加工：切削，研光（lapping），拋光，雷射加工，放電加工及蝕刻加工。
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06.結合：陶瓷/金屬接合，擴散鍵結，金屬噴敷（metallizing），玻璃結合。
07.極化處理。
A.電子功能應用。
08.性能測試
A.破壞性－機械，熱學及化學性質.
B.非破壞性－電性，磁性及光學性質.
C.顯微結構－X光繞射，超音檢測，電子顯微鏡觀察.

參●結論

在我閱讀完手邊的資料後，我只能講一句話：陶瓷不再只是陶瓷了。雖然擁有眾多的優點集於一身，但有一項是我們認為最重要的一項，那就是它的普遍性，也就是說大量存在地表上，不要小看這個優點，如果陶瓷非常昂貴且稀少，就無法有效率的運用在我們生活中。在二十一世紀未來的歲月裡，陶瓷科技將主宰整個科學界，並以直接或間接的方式來影響我們的生活，與我們息息相關，往後我們將會看見許多新的科技產品，
但大家千萬不要忘了，這些可是前人所留下來的心血結晶！

肆●引註資料
註一、陶瓷材料
http://www.nchu.edu.tw/~material/course/courseguide/%B3%B3%B2%A1%A7%F
7%AE%C6syllabus.doc
註二、陶瓷材料種類與應用 http://elearning.stut.edu.tw/caster/3.8.htm
註三、電子陶磁元組件 http://www.mrl.itri.org.tw/research/detail/i300.htm
註四、材料光電研究所－陶瓷材料及元件
http://www.mnd.gov.tw/division/~defense/mil/mnd/cs/chinese/material/mater_03_c
h.htm
註五、清華大學2004暑期材料工程研習營學習講義簡昭和 2004 P77~P93
註六、精密陶瓷加工法詹福賜，全華科技，出版日期：1994/02/15 P2~P17
註七、電子陶瓷材料魏炯權/著，全華科技，出版日期：2004/07/09 P23~P81
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陶瓷材料科學工程應用之探討
9
註八、陶瓷材料肖定全/編著，新文京開發出版有限公司，出版日期：2003/01/15
註九、影音資料：Discovery 地球新世代
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陶瓷磨球

陶瓷磨球
Y-TZP氧化鋯相較其他陶瓷材料具有高強度、高韌性，比重(specific density)大，很適合用來做在電子陶瓷廠中研磨陶瓷粉末用或顏料的磨球。
在低污染的電子陶瓷原料研磨要求下，目前會導致鐵金屬污染的鋼珠研磨已不適合，在奈米及潔淨度要求較嚴苛的環境下，
工業界皆以Y-TZP磨球為研磨介質的首要選擇，同時在要求粉末的細度(fineness)及純度(purity)下，一般研磨介質已由金屬材料改為陶瓷材料，
粉體藉由機械研磨所造成的污染：90%來自研磨球；5%來自研磨轉子(rotor)，另外5%來自研磨桶璧內襯(lining)，
因此磨球的耐磨性(wear resistance)在顧客使用上，便顯的十分重要。
我們可以提供氧化鋯,氧化鋁,矽酸鋯及玻璃珠等材質的磨球,尺寸最小為0.1 mm到10 mm。
請參閱如下各類陶瓷球的物理及機械性質

各類材質磨球機械性質比較表

	密度(g/cm³)	硬度(kg/cm²)	強度(MPa)	韌性(MPa.m^0.5)
Y-TZP磨球	5.95-6.0	1000~1400	800~1200	6~10
矽酸鋯磨球	3.85~5.0	600	200-300	5
無鉛玻璃珠	2.6~4.4	200~800	100~300	0.2~0.8
鋼珠球	7.8	400~800	600~800	15

資料來源：Ceramic Media with improved efficiency

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Nov 19 Thu 2009 10:17
陶瓷加工技術 www.tool-tool.com

1．機械加工

機械加工是陶瓷材料的傳統加工技術，也是應用範圍最廣的加工方法。機械加工主要是指對陶瓷材料進行車削、切割、磨削、鑽孔等。其工藝簡單，加工效率高，但由於陶瓷材料的高硬、高脆，因此機械加工難以加工形狀複雜、尺寸精度高、表面粗糙度低、高可靠性的工程陶瓷部件。下圖為切割、磨削、鑽削加工示意圖。

陶瓷的機械加工示意圖
a 切割加工 b磨削加工 c鑽削加工

（1）陶瓷材料的切削加工

切削加工是利用金剛石、立方氮化硼、硬質合金等超硬刀具對陶瓷材料進行平面加工，通常採用濕法切削，即不斷向刀具噴射切削液。使用切削液的主要目的是帶走切削碎屑、減少刀具與材料的摩擦，降低刀具和加工材料的溫度，延長刀具使用壽命、減少材料表面損傷等。由於加工過程中，材料表面受到機械應力作用，容易在材料表面產生凹坑、崩口、表面及表下層微裂紋。刀具、切削液的選擇，刀具切削進給速度、進給量等工藝參數的優化，是陶瓷材料切削加工的研究熱點問題。

（2）陶瓷材料的磨削、拋光加工

陶瓷燒結體表面，由於在成型、燒結以及加工過程中引人大量凹痕、微裂紋等缺陷，在工程使用及力學性能測試之前通常需經過磨削、研磨和拋光處理。它們的加工機理都是通過磨料與陶瓷工件在一定壓力作用下，隨著磨料與材料表面的相互運動，磨料顆粒與工件表面凹凸峰相互摩擦以實現材料表面的平整性。磨料、磨削液的選擇，作用壓力和相互滑移速度的控制是該加工方法的關鍵。

（3）陶瓷材料的鑽孔加工

陶瓷發動機、航太航空、化工機械等工程領域應用的陶瓷零件，通常需要進行孔洞的鑽削加工。尤其帶有螺紋的孔洞加工是陶瓷材料加工工藝中要求極高的工藝操作。目前機械鑽削方法只能加工數毫米的陶瓷孔洞。微小孔洞的加工需要超聲、鐳射、放電加工，以及機械加工等加工技術的複合加工。

2．放電加工

1947年B.R.Lazarenko等提出了放電加工硬質金屬材料的新思路。80年代末，放電加工技術被引入陶瓷材料加工領域。研究表明：當單相或陶瓷/陶瓷、陶瓷/金屬複合材料的電阻小於100Ω.m時，陶瓷材料可以進行放電加工，加工原理略。

根據放電加工的基本原理，材料的可加工性能主要取決於電學、熱物理性能，如：電導率、熔點、比熱、導熱係數等。

放電加工是製備高尺寸精度、低表面粗糙度、複雜形狀高性能陶瓷元件很有應用前景的加工技術，深入研究放電加工工藝控制步驟，設計和製備導電性能和力學性能俱佳的複相陶瓷材料是該方法未來發展的關鍵。

3．超聲波加工

超聲波加工是利用產生超聲振動的工具(模具)，帶動工具和陶瓷元件間的磨料懸浮液，衝擊和拋磨工件進行加工。隨著工具在三維方向上的進給，工具端部的形狀被逐步複製在陶瓷工件上。常用的磨料是碳化硼、碳化矽和氧化鋁等。一般選用的工作液為水，為提高材料表面的加工品質，也可用煤油或機油作液體介質。研究表明：用金剛石砂輪作超聲波振動磨削陶瓷材料時，材料的去除速率隨加工強度的增大而增高，只有達到某一臨界壓強時，磨料對陶瓷材料才有磨削作用。超聲波加工的原理略。部分陶瓷材料超聲波加工的工藝參數如下表所示。

部分陶瓷材料採用超聲波加工的參數表

製品名稱	磨料	加工速度(mm/min)
磨料	磨料目數
石英	SiC	320	5.5
單晶ZrO₂	SiC	320	3.5
紅寶石	SiC	280	0.8
Al₂O₃	SiC	280	3.6
Si₃N₄	B₄C	280	3.0
SiC	B₄C	280	3.0

4．鐳射加工

在陶瓷材料上採用鐳射鑽孔和切割，一般所需鐳射功率為150W～15kW。但同放電加工一樣，由於陶瓷材料熱導率低，高能束可能會在材料表面產生熱應力集中，形成微裂紋、大的碎屑、甚至材料斷裂。鐳射加工適合於在有機物和陶瓷等無機物材料上進行微鑽孔、微切割、製作微結構。目前已能加工直徑為4～5μm、深徑比達10以上的微孔。通常所用鐳射源為CO₂和Nd：YAG鐳射。

5．複合加工

針對不同陶瓷材料及陶瓷材料的不同熱力學、物化性能，傳統機械加工技術不斷完善，同時新型加工技術層出不窮。傳統加工技術效率高、尺寸精度低、表面光潔度差，各種新型電、熱、化學、鐳射等加工技術適合加工精度要求高、形狀複雜同時具有特定性能(導電性、化學特性等)的陶瓷材料，但同時具有加工效率低、要求加工形狀尺寸小等。近年來，各種複合加工技術在實驗室及工程領域得到廣泛重視和應用。各種複合加工技術包括：化學機械加工、電解磨削、超聲機械磨削、電火花磨削、超聲電火花複合加工、電解電火花複合加工、電解電火花機械磨削複合加工等。工程實踐表明：複合加工技術可提高材料的加工效率和改善加工後材料的表面品質，是陶瓷材料加工技術發展的趨勢之一。

下面以化學機械加工中的化學機械效應 (Chemmechanical)來說明複合加工的優勢。在陶瓷材料的磨削、切削過程中，噴射的磨削、切削液通過與加工件表面的相互化學鍵合，對材料的去除率及表面光潔度有顯著的影響。由於加工摩擦產生的機械能，引發許多複雜的化學反應。這種所謂的“化學機械效應”直接影響機加工過程中的摩擦係數、刀具或砂輪的磨損率、材料表面的粗糙度及力學性能、材料的去除率等。因此分析和研究磨削、切削液的理化性能對陶瓷材料加工性能的影響，選擇適當的切削、磨削液也非常重要。Liang H．等研究了切削液、磨削液與藍寶石、氧化鋁多晶材料、單晶矽、氮化矽、碳化矽和矽玻璃等在加工中的化學機械作用。研究表明：硼酸和矽酸的水溶液分別作為不同陶瓷材料的切削液，其鑽孔效率比水和商用切削液提高50％左右。Jahanmir S.等發現，在加工氧化鋁多晶材料時，硼酸替代水作切削液，鑽孔率提高，而硼酸對藍寶石和矽基陶瓷材料則末發現相同的效應。估計可能是硼酸與氧化鋁多晶材料的無定形晶界相反應，促使晶粒間發生斷裂，提高了材料加工過程中的去除率。另一種化合物矽酸不與氧化鋁相互作用，卻可提高單晶矽、氮化矽、碳化矽材料的加工性能，目前該化學機械作用的機理還不清楚。

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

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Nov 18 Wed 2009 10:42
机械加工表面质量 www.tool-tool.com

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机械零件的破坏，一般总是从表面层开始的。产品的性能，尤其是它的可靠性和耐久性，在很大程度上取决于零件表面层的质量。研究机械加工表面质量的目的就是为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便运用这些规律来控制加工过程，最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的。

一、机械加工表面质量对机器使用性能的影响

（一）表面质量对耐磨性的影响

表面粗糙度对耐磨性的影响

一个刚加工好的摩擦副的两个接触表面之间，最初阶段只在表面粗糙的的峰部接触，实际接触面积远小于理论接触面积，在相互接触的峰部有非常大的单位应力，使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏，引起严重磨损。

零件磨损一般可分为三个阶段，初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。

表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说表面粗糙度值愈小，其磨损性愈好。但表面粗糙度值太小，润滑油不易储存，接触面之间容易发生分子粘接，磨损反而增加。因此，接触面的粗糙度有一个最佳值，其值与零件的工作情况有关，工作载荷加大时，初期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也加大。

表面冷作硬化对耐磨性的影响
加工表面的冷作硬化使摩擦副表面层金属的显微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高，耐磨性就愈高，这是因为过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表层金属的剥落，使耐磨性下降。

（二）表面质量对疲劳强度的影响

金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面，因此零件的表面质量对疲劳强度影响很大。

表面粗糙度对疲劳强度的影响

在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值愈大，表面的纹痕愈深，纹底半径愈小，抗疲劳破坏底能力就愈差。

残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响

余应力对零件疲劳强度的影响很大。表面层残余拉应力将使疲劳裂纹扩大，加速疲劳破坏；而表面层残余应力能够阻止疲劳裂纹的扩展，延缓疲劳破坏的产生

表面冷硬一般伴有残余应力的产生，可以防止裂纹产生并阻止已有裂纹的扩展，对提高疲劳强度有利。

（三)表面质量对耐蚀性的影响

零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，则凹谷中聚积腐蚀性物质就愈多。抗蚀性就愈差。

表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂，降低零件的耐磨性，而残余压应力则能防止应力腐蚀开裂。
（四）表面质量对配合质量的影响

表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质量。对于间隙配合，粗糙度值大会使磨损加大，间隙增大，破坏了要求的配合性质。对于过盈配合，装配过程中一部分表面凸峰被挤平，实际过盈量减小，降低了配合件间的连接强度。

二、影响表面粗糙度的因素

（一）切削加工影响表面粗糙度的因素

刀具几何形状的复映

刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，其形状时刀具几何形状的复映。减小进给量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。

此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。

工件材料的性质

加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性愈好，金属的塑性变形愈大，加工表面就愈粗糙。

加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。

切削用量

（二）磨削加工影响表面粗糙度的因素

正像切削加工时表面粗糙度的形成过程一样，磨削加工表面粗糙度的形成也时由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。

影响磨削表面粗糙的主要因素有：
砂轮的粒度
砂轮的硬度
砂轮的修整
磨削速度
磨削径向进给量与光磨次数
工件圆周进给速度与轴向进给量
冷却润滑液

三、影响加工表面层物理机械性能的因素

在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重，因而磨削加工后加工表面层上述三项物理机械性能的变化会很大。
（一）表面层冷作硬化

冷作硬化及其评定参数

机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移,晶粒被拉长和纤维化，甚至破碎，这些都会使表面层金属的硬度和强度提高，这种现象称为冷作硬化(或称为强化)。表面层金属强化的结果，会增大金属变形的阻力，减小金属的塑性，金属的物理性质也会发生变化。

被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只有一有可能，金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化，这种现象称为弱化。弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小。由于金属在机械加工过程中同时受到力和热的作用，因此，加工后表层金属的最后性质取决于强化和弱化综合作用的结果。
评定冷作硬化的指标有三项，即表层金属的显微硬度HV、硬化层深度h和硬化程度N。

影响冷作硬化的主要因素

切削刃钝圆半径增大，对表层金属的挤压作用增强，塑性变形加剧，导致冷硬增强。刀具后刀面磨损增大，后刀面与被加工表面的摩擦加剧，塑性变形增大，导致冷硬增强。

切削速度增大，刀具与工件的作用时间缩短，使塑性变形扩展深度减小，冷硬层深度减小。切削速度增大后，切削热在工件表面层上的作用时间也缩短乐，将使冷硬程度增加。进给量增大，切削力也增大，表层金属的塑性变形加剧，冷硬作用加强。

工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈严重。

（二）表面层材料金相组织变化

当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后，表层金属的金相组织将会发生变化。

磨削烧伤

当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时，表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。在磨削淬火钢时，可能产生以下三种烧伤：

回火烧伤

如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度，但已超过马氏体的转变温度，工件表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体)，这种烧伤称为回火烧伤。

淬火烧伤

如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属发生二次淬火，使表层金属出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体的高，在它的下层，因冷却较慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体)，这种烧伤称为淬火烧伤。

退火烧伤

如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削区域又无冷却液进入，表层金属将产生退火组织，表面硬度将急剧下降，这种烧伤称为退火烧伤。

改善磨削烧伤的途径

磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善磨削烧伤由两个途径：一是尽可能地减少磨削热地产生；二是改善冷却条件，尽量使产生地热量少传入工件。
正确选择砂轮
合理选择切削用量
改善冷却条件

（三）表面层残余应力

产生残余应力的原因

切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生，使表面金属的比容加大

由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属的比容增大，体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余应力，而在里层金属中产生残余拉应力。

切削加工中，切削区会有大量的切削热产生

不同金相组织具有不同的密度，亦具有不同的比容。

如果表面层金属产生了金相组织的变化，表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余应力产生。

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。

选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。

在交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。

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Nov 18 Wed 2009 10:32
磨削的基本原理及其加工能力 www.tool-tool.com

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陶瓷氧化铝：陶瓷氧化铝强度很高，所以最适用于每颗磨粒的切削力负荷较高的场合。陶瓷氧化铝在外圆磨削和大平面往复磨削淬硬钢时，其效果很好。但它不适于切削弧线长、单颗磨粒负荷力较小之处，如内圆磨、缓进给磨等。
但经过“拉伸”改制的陶瓷氧化铝磨粒，甚至在切削弧线长的情况下，也可用于加工粘性的不锈钢、高温合金等，此时磨粒的形状比(长阔比)达到5。
陶瓷氧化铝磨粒的性能可以通过加入部分脆性的熔融氧化铝形成复合磨料砂轮得到改善。此时，需要知道砂轮在工件上的切削弧长度，以便有针对性地确定砂轮配比。
碳化硅：SiC磨料具有天然锋利的形状。适于磨削硬质材料(如硬质合金)。因为其锋利，使它也适于加工很软的材料，如铝、聚合物、橡胶以及低强度钢、铜合金和塑料等软材料。
金刚石：天然和人造金刚石都可用于磨削。金刚石是碳的一种超高硬度形态，因它对铁有亲合性(钢是铁和碳的合金)而形成快速磨损，所以不适于加工黑色金属材料，但金刚石特别适用于有色金属材料、钛、陶瓷和金属陶瓷的磨削加工。
立方氮化硼：CBN像金刚石一样，是一种非常昂贵的磨料。一个超硬磨料砂轮的价格比普通磨料的砂轮要贵50倍以上，但其使用寿命比普通砂轮要高100倍以上，即使磨削最硬的钢，也只有轻微磨损。
CBN 最适于加工黑色金属材料，特别是在要求长时间保持砂轮形状的场合，如轴承内滚道的磨削。另外，CBN较适于不经常更换砂轮的工序，因为小批量和砂轮更换，在安装时都要修整，这是导致砂轮消耗的主要因素。因为CBN在高温时和水接触要起反应，并加速磨损，所以要用乙二醇或油。
结合剂

普通砂轮的结合剂，可以采用陶瓷、树脂或塑料，超硬磨料的结合剂则可用烧结的金属基体或用电镀镍层的办法覆盖到砂轮上。这类砂轮是不渗水的，也无空洞。
金属结合剂和电镀砂轮的磨削液要仔细选择，以防砂轮打滑。打滑时在切削弧处产生的巨大动载液压，会顶举砂轮，导致工件光洁度恶化和加快砂轮磨损。
结合剂和磨料两者的选择密切相关。例如CBN的使用场合一般是要求砂轮在使用期间保持形状不变，并且直至消耗尽才从机床取下。由于CBN的导热性很好，所以用金属结合剂更有利。两者结合起来提供了冷切削的条件。因为切削热通过磨料和砂轮传导，再随冷却液带走的速度，比进入工件要快得多。
金属结合剂有两种形式：电镀和烧结。电镀砂轮是不修整的，它们一开始就制成正确的形状，并一直用至耗尽。烧结金属砂轮通常用电火花修整，然后像电镀砂轮那样装到机床上使用。
烧结和电镀砂轮安装到主轴后的径向跳动应小于0.0125mm。对金属结合剂砂轮来说，减小主轴跳动十分重要。因为磨粒从结合剂上伸出的距离很小，若跳动达到0.025mm，则会发生砂轮的一端已负荷太重而造成过度磨损，另一端则负荷很轻而仍很锋利。
某些电镀砂轮可以制出很小的轮廓圆弧半径(约0.125mm)。但多数电镀砂轮的轮廓圆弧半径大于0.5mm。通常，电镀砂轮运用于高速磨削，而金属烧结砂轮适于磨削陶瓷材料。
整体金属结合剂砂轮对振动、跳动和冷却液流量等工作条件的适应范围很小。假如磨床、工件和夹具的刚性较差，或老机床的轴承状态不佳，并且机床上没有平衡装置，这种条件下使用电镀砂轮就会导致砂轮寿命、工件光洁度和表面纹理方面的问题。根据机床的振动和稳定性等具体情况，有时采用树脂结合剂砂轮要好一些。树脂结合剂对振动有很强的阻尼能力。当然，树脂砂轮的校正和修整涉及的设备和时间，都会增加成本。
陶瓷结合剂使用最为普遍。由于这种结合剂的砂轮带孔洞，使得切削液能有效地进入磨削弧，并有较大的空洞容纳磨屑。同时，使用金刚石工具可方便地将陶瓷结合剂砂轮修至正确形状和磨锐。

附：普通磨料和超硬磨料适用的被加工材料范围：
氧化铝磨料：淬硬钢、镍基超级合金、高温合金、黑色金属
陶瓷氧化铝磨料：淬硬钢、镍基超级合金、粘性不锈钢、高温合金
碳化硅磨料：硬质合金、铝和钛、橡胶聚合物、铜合金、塑料
金刚石磨料：硬质合金、铝和钛、陶瓷、金属陶瓷
立方氮化硼磨料：淬硬钢、镍基超级合金、黑色金属

砂轮的准备
砂轮的准备包括：安装、平衡、精整和修整。砂轮准备不好，将成为以后很多磨削问题产生的根源。
首先，要按照砂轮制造厂的指导书安装砂轮，保证砂轮在修整前处于较好的原始平衡状态和最小的跳动。第二，安装时要仔细操作以免碰伤砂轮内孔。砂轮内孔在高速旋转时承受巨大应力，搬运和安装失当往往是砂轮启动时导致爆裂的原因。第三，安装陶瓷结合剂砂轮时，必须用纸质垫圈。第四，用平稳的扭矩和松紧度上紧法兰盘。
安装完毕后，砂轮应依次作粗平衡、修整、和精平衡，然后再开始磨削。若砂轮原始状态很不平衡且跳动很大，则常需作附加修整及再平衡。
砂轮良好的平衡会使磨削表面持续保持良好光洁度，并使寿命延长。同时，正确的修整会使砂轮保持稳定的磨削表面和磨削作用。
砂轮的锋利程度及其形状精度取决砂轮的修整方法。所以，任何时候都要使砂轮修整装置处于良好的工作状态，这对于单点金刚石修整器或电机驱动的金刚石滚轮都一样。
单点金刚石修正是修整陶瓷结合剂砂轮的常用方法，这种修整方法常会导致砂轮性能不稳定，所以修整的方法和程序要不断作相应的调整。
在磨削工件时，典型的方法是：砂轮粗磨一定的加工留量，然后改变修整参数，再精磨工件。通常的做法是，粗修砂轮时，金刚石沿砂轮外圆作快速横向进给，而精修时，修正器的横向进给速度大大减慢，以获得光洁的砂轮表面和工件表面。
一种称为“搭接式”或“部分重叠式”的修整方法，能保证正确、稳定的修整。例如，一直径为406.4mm的砂轮，速度为6000sfm(1828m/min)，单点金刚石修正器的圆弧半径0.254mm作粗磨修整，每个行程的修整量为0.025mm。
一般修正时常用的横向进给速度往往过快，使砂轮表面有一部分修不到。而采用多次行程虽可以使砂轮表面都修到，但表面不平。这种砂轮磨削性能较高，但磨损快而不均匀。
砂轮修整一般在磨削工作速度下进行。唯一的例外是作刮压整形修整时，在300sfm(91.44m/min)的低速下进行。横向进给速度应根据修整器的金刚石尺寸和对砂轮表面的要求而计算确定，一般粗磨采用2～3次搭接，精磨则需4～6次搭接。
修正器横向进给速度的计算:已知金刚石圆弧半径(XB＝0.015″)，金刚石切入量(0.001″)，砂轮转速1400rpm。距离CB计算如下：因 XB＝0.015″，CX＝0.015″-0.001″＝0.014″。CB＝0.00735，而AB＝2CB＝0.0147″。这样就得到了金刚石每转的进给节距，保证在砂轮表面不留下未修部分。换算到每分钟的进给速度AB×1400rpm＝20.58ipm。这个速度使金刚石一次修整就覆盖整个砂轮表面。若修整要求二次搭接，则进给速度减半，为10.29ipm。对粗修整较为理想。精修整需4～6次搭接，进给速度要相应减少。如4次搭接时为 5.14ipm。

磨削液的应用
磨削液的正确应用对于成功的磨削十分重要。磨削液的作用是对切削弧区进行冷却和润滑。水基磨削液的作用主要是冷却，也有一定的润滑作用。而冷却油的作用主要是润滑，有点冷却作用。全合成添加剂的水基磨削液，最适用于锋利的强力磨削砂轮，这种砂轮通常工作时切削弧较长，需要较好的冲刷作用。
半合成添加剂的磨削液，最适用于磨削复杂形状和要求润滑性能良好，以防止烧伤的场合。单纯的油剂适于磨削复杂形状，切削弧较短、磨削光洁度要求较高的场合。而乙二醇基的磨削液适用于采用立方氮化硼砂轮而又要避免使用单纯油剂的场合。
选择磨削液是一项艰难的任务：既要考虑磨削液的初始价格，又要考虑其管理和处理的费用。所谓对环境无害的“绿色”冷却液，仅是一种欺骗。有些桶装的新鲜冷却液，甚至可以饮用，但一旦磨削碎末污染了液体，就会变成对环境有害的废物。
磨削液一旦选定，就应对其进行过滤和保养。不仅要考虑其清洁度，还要控制其浓度、导电性和PH值。
最新的磨削液的试验表明，磨削液浓度对磨削过程的影响不是线性关系。长期以来，人们都认为，随着磨削液浓度的增加，磨削过程会成比例地改善，实际上这是不正确的。例如，磨削液浓度在7.5%～8%时，其性能不及浓度5%的好，但当浓度增加至10%～12%时，性能又得到改善。
对50种水基磨削液的试验结果大同小异。不过，在有些情况下，趋势不很明显；而在另一些情况下，7.5%的磨削液浓度简直到了导致机床失速的程度；而浓度5%和10%的磨削液工作情况良好。
在选好了适当的磨削液及其管理体系以后，接下来的首要问题是如何正确地把磨削液注入磨削区域。
磨削液应该注到切削弧区域，而不是简单地注向工件和砂轮的结合部，通常浇注的冷却液只有很少部分进入切削弧区。旋转的砂轮像一个吹风器那样，把磨削液从砂轮外圆抛出去。
砂轮的孔隙既可容屑，又可发挥搬运磨削液的功能。就这样，磨削液是靠砂轮本身带到切削弧区的。所以，在适当的速度下，磨削液浇注到砂轮外圆就会带向切削弧区。
此外，喷咀应作专门设计，使磨削液以适当的速度喷注在正确的注入点。喷咀尺寸应覆盖整个砂轮宽度，当宽度已知时，喷咀的开口高度(d)可通过计算获得。若喷咀宽度为1.5″，则喷咀口的面积为：1.5din2。设磨削速度为5500(1676m/min)，换算成英寸须乘12，得66000in/min，所以，喷口处的磨削液流速为：(1.5din2)×66000in/min＝99000din3/min。
若油泵压力为 110psi(0.758MPa)，每分钟的液体流量为58gpm(每分钟58加仑，约为219.554升/分)，而1加仑＝231立方英寸，所以油泵流量为：231in3×58gpm＝13398in3/min。显然，油泵进口和出口的流量应该相等，即13398应等于99000d。于是可算出喷口高度d为：0.135″(13398/99000)。实际选用的喷咀开口高度可以比计算值略小一点，因为磨削液离开喷咀后速度会有所降低。当喷咀不正对砂轮的情况下，考虑这个因素尤为重要。所以，本例中喷咀尺寸取0.12″×1.5″较好。
油泵的压力是为推动液体在管路系统中流动。有时系统的阻力可能超过油泵额定压力110Psi。因为经常发生喷咀制造不正确，管路、接头、活动转臂等有扭曲或阻滞现象。假如上述影响流动的阻滞因素存在，则流动速度就会减小。因此，要经常用流量剂来检测流速的变化，光看压力计是不够的。
附录:关于超硬磨料浓度的知识
超硬磨料的砂轮技术规范中一项重要指标是浓度。工业界常把浓度100误解为100%，其实不然，浓度100的定义是：在1立方英寸体积内有72克拉磨料。所以，浓度50是指每立方英寸中有36克拉磨料，磨料的粒度大小有很多种，而不同粒度的磨料可以有相同的浓度。
现以浓度同样为75的两种磨料粒度作对比。一种是60粒度(美标，下同)，另一种是200粒度，它们每立方英寸的磨料含量都是54克拉，对于60粒度的磨料，每克拉有6900颗，而200粒度的磨料每克拉有262000颗。所以60粒度的磨料，在每立方英寸的砂轮中有372600颗磨粒，而200粒度的磨料，这个数字达到14148000颗。
不同的磨料粒度意味着在浓度相同时，细粒度的磨粒(左)数量多于粗粒度的磨粒。假定磨粒在砂轮内是均匀分布的，则把上述每立方英寸中的磨粒数开立方后，可得每英寸长度上的磨粒数。对60粒度而言，为每英寸72颗，而200粒度为每英寸242颗，上述数字的倒数就是磨粒间距。对60粒度而言，间距为 0.014″，对200粒度，间距为0.004″。假如磨削中的切削弧长度是0.013″，60粒度的砂轮，磨料间距比它长，所以有时切削弧上没有磨料在工作，而对200粒度的砂轮，磨粒间距为0.004″。所以至少有3颗磨粒在切削弧上工作。
从上述对比引出了一条常用规则，即选用砂轮时，要保证切削弧长度上有4～10颗磨粒在工作

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