本发明涉及陶瓷加工技术领域，具体涉及一种氧化锆陶瓷结构件低粗糙度加工方法及其采用的设备。
背景技术：
氧化锆陶瓷作为结构陶瓷以及功能陶瓷的佼佼者，它是一种韧性低、耐高温、耐磨、耐腐蚀、具有优异的隔热性能且热膨胀系数接近于钢的材料，在陶瓷中加入三氧化二铝可使其硬度达到莫氏9级以上，仅次于金刚石，因氧化锆陶瓷具有上述特性，使其十分适用于制作成手机中框、手表表壳等结构件。
由于手机和手表都必须具备有一定的防水性能(特别体现在手表上)，防水性能要好就必须要求防水面的粗糙度要低，而且当下较多手表产品的部分部件(如表带等)都是可拆卸式结构，可拆卸式就必须存在可活动的定位结构，当可活动的定位结构粗糙度过高时，活动时会存在异响，从而严重影响产品的整体品质。降低粗糙度可通过抛光工艺实现，但在结构件中很多内腔的位置是不允许或本身就无法进行抛光的，那么就必须在cnc加工工艺中就实现低粗糙度的要求。
氧化锆陶瓷由于其硬度高，韧性低和塑性变形差，难以加工，在cnc加工中氧化锆陶瓷都是使用砂轮棒进行加工，砂轮棒包含电镀和烧结等几种，其表面都是附着一层金刚砂，砂轮棒加工的产品其表面都有较深的砂轮线导致其粗糙度很高，要在cnc加工工艺中实现低粗糙，最普遍的方法是使用砂轮棒走螺旋的走刀方式进行加工。采用螺旋的走刀方式虽然可以改善粗糙度，但其也存在以下几个缺点：(1)加工工时过长，导致加工效率低，机台成本增加；(2)采用螺旋走刀加工方式，砂轮棒刀尖磨损过快，导致产品变形或尺寸不良。
综上所述，急需一种工艺精简、工艺参数容易控制且加工设备容易获得的加工方式以解决现有技术中存在的问题。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种工艺精简、工艺参数容易控制且加工设备容易获得的氧化锆陶瓷结构件低粗糙度加工方法，具体技术方案如下：
一种氧化锆陶瓷结构件低粗糙度加工方法，包括以下步骤：
第一步：使用砂轮棒ⅰ进行初修；
第二步：使用砂轮棒ⅱ进行中修；
第三步：使用铣刀进行侧向分层加工，即得产品；
所述分层加工的层数的计算方式为：层数m＝中修留下后氧化锆陶瓷结构件上所需加工的余量p÷单次铣刀的进刀量n。
以上技术方案中优选的，所述第三步中：铣刀的转速为12000-18000r/min，铣刀的进给速度为180-200mm/min，单次铣刀的进刀量n为0.003-0.005mm。
以上技术方案中优选的，所述第一步中：所述砂轮棒ⅰ的粗糙度不低于300#，砂轮棒ⅰ中金刚石的粒径为80-100um，其粒径突出高度为40-50um；所述砂轮棒ⅰ的直径和转速分别为1.2-2.3mm和430-520r/min；所述初修完成后氧化锆陶瓷结构件上所需加工的余量为0.05-0.2mm。
以上技术方案中优选的，所述第二步中：所述砂轮棒ⅱ的粗糙度不低于400#，砂轮棒ⅱ中金刚石的粒径为40-60um，其粒径突出高度为15-25um；所述砂轮棒ⅱ的直径和转速分别为1.2-2.3mm和430-520r/min；所述中修完成后氧化锆陶瓷结构件上所需加工的余量大于0.025mm且小于0.05mm。
以上技术方案中优选的，所述第三步中：使用铣刀进行侧向分层加工的时间为2.5-3.5min。
以上技术方案中优选的，所述铣刀包括合金本体以及设置在所述合金本体上的膜层；
所述合金本体的材质为掺杂有钴的钨钢铣刀本体，其中钴的质量分数为0.5％-3.5％；
所述膜层的厚度为10-20um，其材质为微米或纳米的复合金刚石材料。
以上技术方案中优选的，所述膜层通过热丝cvd法沉积在所述合金本体上。
以上技术方案中优选的，所述铣刀的摩擦系数为0.12-0.15。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：(1)本发明的氧化锆陶瓷结构件低粗糙度加工方法包括初修、中修以及铣刀侧向分层加工，工艺步骤精简；(2)本发明中：单次铣刀的进刀量、铣刀的转速、铣刀的进给速度等参数范围选择合理，工艺参数容易控制，既能满足所需的粗糙度要求，又能确保产品的合格率在98％以上；(3)本发明中砂轮棒ⅰ和砂轮棒ⅱ的规格和加工参数的选择，确保初修后和中修后氧化锆陶瓷结构件上所需加工的余量合适，便于后续铣刀侧向分层加工；(4)本发明中铣刀的结构和材质的选择，确保铣刀的表面粗糙度核实，既能达到产品所需的粗糙度要求，又能确保铣刀加工过程中的高稳定性，一次性尺寸和粗糙度合格率在98％以上，且生产效率高，成本低。
本发明还提供一种氧化锆陶瓷结构件低粗糙度加工所采用的设备，包括铣刀以及与所述铣刀匹配的cnc数控机床；
所述cnc数控机床包括固定待加工工件的工作区、固定件以及与控制系统，所述固定件上设有用于安装所述砂轮棒ⅰ、砂轮棒ⅱ以及铣刀的安装部位，所述砂轮棒ⅰ、砂轮棒ⅱ以及铣刀均与所述控制系统连接；
所述铣刀包括合金本体以及设置在所述合金本体上的膜层，所述合金本体的材质为掺杂有钴的钨钢铣刀本体，其中钴的质量分数为0.5％-3.5％；所述膜层的厚度为10-20um，其材质为微米或纳米的复合金刚石材料。
以上技术方案中优选的，所述铣刀的摩擦系数为0.12-0.15；所述膜层通过热丝cvd法沉积在所述合金本体上。
本发明所采用的设备，设备组装方便，采用cnc数控机床对砂轮棒ⅰ、砂轮棒ⅱ以及铣刀的参数(进刀量、转速、进给速度等)进行控制，确保合格率在98％以上。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照实施例，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种氧化锆陶瓷结构件低粗糙度加工方法，其加工过程所采用的设备包括铣刀以及与所述铣刀匹配的cnc数控机床。
所述cnc数控机床包括固定待加工工件的工作区、固定件以及与控制系统，所述固定件上设有用于安装所述砂轮棒ⅰ、砂轮棒ⅱ以及铣刀的安装部位，所述砂轮棒ⅰ、砂轮棒ⅱ以及铣刀均与所述控制系统连接(控制系统可参照现有技术中的控制系统进行设计或者借用现有技术中的控制系统)。
上述铣刀包括合金本体以及设置在所述合金本体上的膜层，所述合金本体的材质为掺杂有钴的钨钢铣刀本体，其中钴的质量分数为0.5％-3.5％；所述膜层的厚度为10-20um(膜层厚度过大，如20um以上，膜层过厚，加工时会烧刀切削不动；膜层厚度过小，如10um以下，膜层过薄，刀具寿命短)，最好选择12-15um，其材质为微米或纳米的复合金刚石材料；所述铣刀的摩擦系数为0.12-0.15；膜层通过热丝cvd法沉积在所述合金本体上。
上述加工方法具体包括以下步骤：
第一步：使用砂轮棒ⅰ进行初修，其中：砂轮棒ⅰ中金刚石的粒径为80-100um，其粒径突出高度为40-50um；所述砂轮棒ⅰ的直径和转速分别为1.2-2.3mm和430-520r/min(此处优选1.5mm和500r/min)；所述初修完成后氧化锆陶瓷结构件上所需加工的余量为0.05-0.2mm；
第二步：使用砂轮棒ⅱ进行中修，其中：砂轮棒ⅱ中金刚石的粒径为40-60um，其粒径突出高度为15-25um；所述砂轮棒ⅱ的直径和转速分别为1.2-2.3mm和430-520r/min(此处优选1.5mm和500r/min)；所述中修完成后氧化锆陶瓷结构件上所需加工的余量p大于0.025mm且小于0.05mm；
第三步：使用铣刀进行侧向分层加工，即得产品，其中：所述分层加工的层数的计算方式为：层数m＝中修留下后氧化锆陶瓷结构件上所需加工的余量p÷单次铣刀的进刀量n，其中单次铣刀的进刀量n为0.003-0.005mm(此处优选0.003mm)；所述第三步中：铣刀的转速为12000r/min，铣刀的进给速度为200mm/min；使用铣刀进行侧向分层加工的时间为2.5-3.5min。
采用本实施例的方法，加工70pcs产品后刀具磨损开始出现尺寸不稳定，核算为连续加工工时210min，产品合格率大于等于98％。
采用本实施例的涂层铣刀可以达到70pcs，涂层铣刀每把的成本价格大约是砂轮棒的20倍，但是其使用寿命是砂轮棒的70倍，在直接成本上就可以减少2.5倍，且其加工效率也是砂轮棒的9倍，间接可以减少机台成本，和人工成本，实用性较好，易于推广应用，具有较大实用价值。
实施例2-实施例4：
实施例2-实施例4与实施例1不同之处仅在于：铣刀的转速s和进刀量不同，详情是：
实施例2：转速s为18000r/min，进刀量为0.005mm，结果加工35pcs产品后刀具磨损过度报废，核算为连续加工工时70min，产品合格率大于等于98％。
实施例3：转速s为15000r/min，进刀量为0.005mm，结果加工40pcs产品后刀具磨损过度报废，核算为连续加工工时80min，产品合格率大于等于98％。
实施例4：转速s为15000r/min，进刀量为0.004mm，结果加工54pcs产品后刀具磨损过度报废，核算为连续加工工时135min，产品合格率大于等于98％。
从成本、使用寿命、加工效率各方面综合考察，实施例2-实施例4的效果明显优于现有技术。
对比实施例1-对比实施例3：
对比实施例1-对比实施例3与实施例1不同之处在于：铣刀的转速s和进刀量不同，详情是：
对比实施例1：转速s为18000r/min，进刀量为0.01mm，结果加工10pcs产品后刀具磨损过度报废，核算为连续加工工时15min，产品合格率不超过76％。
对比实施例2：转速s为18000r/min，进刀量为0.01mm，结果加工17pcs产品后刀具磨损过度报废，核算为连续加工工时30min，产品合格率不超过80％。
对比实施例3：转速s为9000r/min，进刀量为0.003mm，结果加工8pcs产品后刀具出现崩刃报废，产品合格率不超过79％。
对比实施例4：
对比实施例4与实施例1不同之处在于：第三步采用砂轮棒采用走螺旋的走刀方式进行加工，加工时的工艺参数与实施例1相同，即为背景技术中提及的加工方式。
采用此种方式进行加工，砂轮棒的加工寿命只能达到1pcs，当加工第二pcs产品后，产品尺寸会出现变小或产品侧面会成锥面，为不良产品。产品合格率大于60％。
综上所述，本发明技术方案中的工艺步骤和工艺参数的选择均非常重要(详见实施例1-4和对比实施例1-3)，工艺参数的选择直接影响到铣刀的使用寿命、产品的合格率等。而，结合实施例1-4与对比实施例4比较，可知本发明的技术方案所取得的技术效果明显优于现有技术。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。