通过对瑞士smile公司旗下的全瓷烤牙载具氧化铝陶瓷熟坯加工工艺研究，针对材料脆性大，加工性能差等特点，探讨氧化铝陶瓷熟坯异形件加工工程中容易出现分层、烧刀、崩角、表面光洁度差、加工精度难以把控等缺陷。随着数控加工技术的日益成熟，其可以弥补目前氧化铝陶瓷常用加工方法的局限性，提高产品的加工效率，优化产品加工工艺，可以在陶瓷加工行业中进行广泛推广。
01载具结构与要求
全瓷烤牙载具结构见图1、图2，在一块95%氧化铝陶瓷板上加工25个直径22.1mm,深度为2.5mm的凹球面，用于承载。其要求凹球面表面光滑，凹球底部不得有凸点，最终保证整个载具的最低点相差高度控制在0.02mm以内。
02氧化铝陶瓷加工难点
(1)氧化铝陶瓷的加工硬度：氧化铝陶瓷主要有α、β、γ三种结晶形态，其中α—AL2O3结晶形态中最稳定，℃时β和γ结晶几乎完全转变为α结晶。但氧离子与铝离子结合后产生很强的方向性，其具体表现为材料硬度高，脆性高，韧性差，根据我们对实验样件的测定，其常温下硬度也达到70HRA。
(2)氧化铝陶瓷的加工脆性：由于氧化铝陶瓷的硬度高、韧性差，在外界作用力下，当外界力大于材料本身承受范围时，材料产生无规则的分解。此时容易产生崩角现象，并且容易产生龟裂，而且裂纹容易延伸，最终导致整个产品的报废。
(3)氧化铝陶瓷的加工精度：氧化铝陶瓷在加工工程中刀具的磨损非常大，刀具在加工工程中不断磨损，其大小也发生改变，对产品的精度难以保证。
03氧化铝陶瓷载具加工的工艺
(1)氧化铝陶瓷载具加工方案：根据图1、图2可以得知，该产品属于一款异形件产品，凹球部分在普通机床难以完成加工，因此采用数控加工中心进行加工。在加工研究过程中，选用不同性能的机床、不同类别刀具、不同切削参数摸索出合理的加工方案。
(2)氧化铝陶瓷载具装夹方案：全瓷烤牙氧化铝陶瓷载具原材料六个面已经经过前期的磨削整形加工，其平面度和尺寸精度都控制在±0.02mm以内，能够保证零件的公差要求，所以直接选用精密平口钳装。为了提高装夹效率，在机床一个固定的位置安装一个靠山，以便定位X方向位置，Y方向的定位由精密平口钳的定钳口提供保证。由于氧化铝陶瓷加工脆性原因，钳口材料选用材料为17支纱环氧酚醛树脂压布板，其弹性模量为～MPa，该材料具有一定的耐磨性及硬度，并且能有效缓冲机床加工工程中对材料的直接作用力，有效改善崩角现象。
(3)氧化铝陶瓷载具加工机床选择及实验：无锡工艺职业技术学院数控实训中心现有大连VDL型、台湾巨钢、美国哈斯、北京精雕等不同类别的加工中心，具体参数见表1机床类别参数表。
试验设计：选用6mm金刚石磨头，圆头半径3mm，主轴转速分别选用r/min，r/min，r/min，r/min，切削速度选用mm/min,切削深度选用0.05mm,然后分析不同的转速及机床加工的结果，并优化加工工艺。
主轴r/min时，加工耗时83分钟，磨头寿命36分钟。主轴转速r/min时，加工耗时54分钟，磨头寿命58分钟。主轴转速r/min时，加工耗时52分钟，磨头寿命43分钟。主轴转速r/min时，加工耗时49分钟，磨头寿命51分钟。如图3所示：
(4)加工轨迹的路线对产品的影响分析：从上述可知，该产品加工的部位主要是凹球面。加工这类形状，我们常规选择的加工策略为螺旋下刀方式，从工件的上表面开始，按照给定的加工切削参数沿着加工部位以螺旋绕圈的方式从外向里进行加工。这种加工方式在我们试验过程中，发现加工到凹球的底部时会产生凸点。经分析得知，形成该凸点的原因为磨头顶部为球形，在接近产品底部时，其磨削速度为0。根据这一情况，试验第二种加工策略，采用曲面三维加工方式。进刀方式为步进式，即刀具沿着工件曲面，作X\Z向的曲线运动，进刀尺寸由Y向控制。该加工方式可以避免螺旋切削刀底部切削速度为0的问题，也就避免了工件底部凸点的问题。
04结束论语
通过试验，我们可以选用主轴转速r/min时，加工耗时49分钟，磨头寿命51分钟相近的机床，夹具钳口材料为17支纱环氧酚醛树脂压布板，加工策略选用曲面步进加工方式。该加工技术方案可以应用于相近产品的加工，在陶瓷加工领域可以进行推广。
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