综述
碳化硅是最坚硬的材料之一，非常适合用作切削和研磨的磨料。碳化硅陶瓷部件在最终烧结阶段之前，无论是在“绿色”（未烧结粉末）的紧实状态下还是在预烧结的“素坯”状态下，都容易切削加工。在此阶段，可以采用常规的加工方法（铣削、钻孔、车削）和切削工具、刀具。
与氧化物和氮化物一样，碳化硅是一种非常耐磨的材料，一旦烧结就需要用金刚石磨具研磨技术来加工。这个过程通常既耗时又昂贵。
由于其成本相对较高且加工难度大，大多数情况下，碳化硅用来制造公差要求相对低或几何形状简单的零件，但如果选择合适的加工方法和切削工具，完全可以加工出尺寸精密的碳化硅零件。
碳化硅陶瓷用途
碳化硅陶瓷是一种优质材料，具有诸多优异特性，密度小、硬度高、极耐磨、导热性强、抗酸性、热膨胀率小、抗腐蚀性好，因此用途广泛：
- 耐磨件 •机械密封 •喷嘴 •活塞 •轴承 •燃烧器 •热交换器 •窑具 •阀件
碳化硅陶瓷的制造
陶瓷制品的生产过程，把粉料模压成粗坯，然后初步加工成型，再进行烧结，最后进行精加工到最终尺寸、形状：
- 粉料制备 •混炼 •模压成型 •数控加工 •烧结 •研磨或抛光
在此过程中，从未烧结、半烧结、烧结状态，碳化硅加工难度逐步增大。
在未烧结或半烧结状态下，硅碳化物容易加工成所需形状。常规加工方法及即可。半烧结碳化硅加工推荐适用金刚石涂层或PCD刀具。具体刀具需求，可咨询拓岭的切削技术工程师。
烧结之后，硅碳化物体积大约收缩20%。为了使最终尺寸满足所需公差，必须对完全烧结的材料进行进一步加工。
与氧化物陶瓷和氮化物陶瓷一样，碳化硅是一种高硬度和非常耐磨的材料，一旦烧结后，就需要使用金刚石研磨方法进行加工。普通刀具无法加工烧结后的碳化硅材料。这是一个耗时且成本高昂的过程。
未烧结也叫绿色陶瓷，刀具磨损主要由陶瓷颗粒的磨蚀性质引起，而非材料温度或切削速度。
烧结后的碳化硅陶瓷有硬度高，非常耐磨，普通刀具无法加工，需要使用金刚石工具，以研磨的方法进行切削加工
绿色陶瓷（未烧结陶瓷）和烧结陶瓷的区别
- 绿色陶瓷：
- 未烧结状态： 绿色陶瓷指的是未经烧结或部分加工的陶瓷材料。这意味着它们已经成型，但尚未经过最终的烧结（烧结）过程。
- 特性： 绿色陶瓷通常表现出较低的机械强度和硬度，与完全烧结的对应物相比较脆，并且更容易加工和成型。
- 加工： 加工绿色陶瓷需要适合其较软和不密集状态的刀具和技术。
- 普通陶瓷（完全烧结陶瓷）：
- 烧结状态： 普通陶瓷，也称为完全烧结陶瓷，经历了完全的烧结过程，在高温下陶瓷粉末颗粒被结合在一起。这导致了密实、硬化的结构。
- 特性： 完全烧结陶瓷具有较高的机械强度、硬度和耐久性，比绿色陶瓷更能抵抗热、磨损和化学腐蚀。
- 加工： 加工完全烧结陶瓷需要专门的刀具，如涂覆有金刚石的刀具，因其极高的硬度和耐磨性。
关键点：
- 绿色陶瓷处于较软、未烧结的状态，适合在烧结前进行成型和加工。
- 普通陶瓷（完全烧结）具有更高的硬度和强度，适合需要高机械和热性能的应用。
选择加工绿色陶瓷或普通陶瓷取决于所需的性能和制造阶段（烧结前或烧结后）。
烧结陶瓷（左）比未烧结陶瓷（右）体积缩小20%
绿色陶瓷加工方法及要点：
铣削：
切割深度不应超过刀具直径的三分之一。将切割深度增加到刀具直径的一半会导致切割出口处崩缺。
刀具配置：尽可能使用带有R角的铣刀。
粗加工应使用2刃铣刀，排屑更好。精加工和半精加工可使用4刃铣刀，提高表面光洁度和更长的刀具寿命。
防止碎裂：在开始切割前，在零件出口端先铣一小段，可以避免碎裂、崩缺，就像车削圆柱体端部倒角一样。降低进给率也可以减少碎裂、崩缺，但直接影响生产效率。对于平面加工，采用螺旋插补方式比圆弧插补方式铣削效果更好。
进给速率：如果进给速率过低小于0.002mm/转），刀具可能会打磨零件而非切割，会导致快速的刀具磨损。
半烧结陶瓷铣削加工的起步参数 | ||||
铣刀刃径 英寸 (mm) | 主轴转速 RPM | 切削速度 SFM (m/min) | 加工类型 | 进给率 FPT英寸 (mm) |
1/64 | 6,000 to 10,000 | 25 to 40 (8 to 12) | 精加工 | .0002-.0005 (.005-.013) |
1/32 (1.0) | 6,000 to 10,000 | 50 to 80 (15 to 25) | 精加工 | .0005-.001 (.013-.025) |
1/16 (2.0) | 6,000 to 10,000 | 100 to 160 (30 to 50) | 一般加工 精加工 | .001-.002 (.025-.050) .0005-.001 (.015-.025) |
1/8 (3.0) | 6,000 to 10,000 | 200 to 325 (60 to 100) | 一般加工 精加工 | .001-.002 (.025-.050) .0005-.001 (.015-.025) |
3/16 (5.0) | 4,000 to 10,000 | 200 to 500 (60 to 150) | 一般加工 精加工 | .001-.002 (.025-.050) .0005-.001 (.015-.025) |
1/4 (6.0) | 3,000 to 10,000 | 200 to 650 (60 to 200) | 一般加工 精加工 | .002-.004 (.050-.100) .001-.002 (.025-.050) |
5/16 (8.0) | 2,500 to 10,000 | 200 to 800 (60 to 245) | 一般加工 精加工 | .002-.004 (.050-.100) .001-.002 (.025-.050) |
3/8 (10.0) | 2,000 to 10,000 | 200 to 1000 (60 to 300) | 一般加工 精加工 | .003-.005 (.075-.130) .001-.003 (.025-.075) |
1/2 (12.0) | 1,500 to 10,000 | 200 to 1300 (60 to 400) | 一般加工 精加工 | .003-.005 (.075-.130) .001-.003 (.025-.075) |
钻孔：
最佳方法是通过分步“啄”钻孔，每步深度不超过钻头直径的四分之一。
除尘：在钻孔过程中，应特别注意清除孔内的加工粉尘。正确清除可允许使用更高的主轴转速，同时减少钻头磨损。
加工参数：下表显示了加工绿色陶瓷的起始加工参数。如同所有应用一样，这些条件将根据加工的陶瓷等级、设置和除尘实践而变化。
半烧结陶瓷钻孔加工的起步参数 | |||
钻头直径 | 啄孔尺寸 | 切削速度 SFM | 进给率 IPR |
1/32-3/16 (1.0-5.0) | 1/128-3/64 (.25-1.25) | 200 to 1,000 (60 to 300) | .001-.003 (.025-.075) |
3/16-1/4 (5.0-6.0) | 3/64-1/16 (1.25-1.5) | .002-.004 (.050-.100) | |
1/4-5/16 (6.0-8.0) | 1/16-5/64 (1.5-2.0) | .002-.005 (.050-.130) | |
5/16-3/8 (8.0-10.0) | 5/64-3/32 (2.0-2.5) | .002-.006 (.050-.150) | |
3/8-1/2 (10.0-12.0) | 3/32-1/8 (2.5-3.0) | .002-.008 (.050-.200) | |
轮廓加工
下表提供球头铣刀、平底铣刀和倒锥铣刀的起始加工参数。
半烧结陶瓷轮廓加工的起步参数 | ||||
切削直径 英寸（毫米) | 机器速度 RPM | 切削速度 SFM (米/分钟) | 加工类型 | 进给率 FPT (毫米) |
5/16 (7.94) | 7,500 to 16,000 | 640 to 1,320 (195 to 400) | 一般加工 精加工 | .005-.008 (.130-.200) .001-.004 (.025-.100) |
3/8 (9.53) | 6,500 to 13,500 | 一般加工 | .005-.008 (.130-.200) .001-.004 (.025-.100) | |
1/2 (15.9) | 4,900 to 10,000 | 精加工 | .009-.015 (.230-.400) .002-.008 (.050-.200) | |
5/8 (15.9) | 3,900 to 8,000 | 一般加工 | .009-.015 (.230-.400) .002-.008 (.050-.200) | |
3/4 (19.1) | 3,200 to 6,700 | 精加工 | .009-.015 (.230-.400) .002-.008 (.050-.200) | |
1 (25.4) | 2,400 to 5,000 | 一般加工 | .013-.020 (.330-.500) .004-.012 (.100-.300) | |
1-1/4 (31.8) | 2,000 to 4,000 | 精加工 | .013-.020 (.330-.500) .004-.012 (.100-.300) | |
车削和铣削使用可更换刀片
刀具配置：用于车削和铣削石墨的易损刀片，R角1/64英寸-1/32英寸（0.5-1.0mm）效果最佳。优先使用带有精加工侧面的正前角刀片。
表面光洁度：通过选择合适的刀具几何形状和进给率可以改善表面光洁度。较大的R角半径会提高表面光洁度，但会增加切削阻力。较小的R角半径会减轻压力，但需要减少进给以达到相同的表面光洁度。刀具切削深度（DOC）不会影响表面光洁度，除非切削阻力引起振动。
出口崩缺：可以通过在零件出口端先加工倒角来避免这种情况。避免使用直角方头切断刀具。建议使用20度角度或R角刀具。
车削
加工参数：在加工长棒和圆柱体时，可以采用更高速度和更深的切削深度，特别是对于高强度石墨材料。
切削深度：尽可能最大化切削深度，以避免工件变形。当存在变形时，调整进给和切削深度。较低的进给率将允许保持更深的切削深度。对于粗加工，每转0.005英寸的进给率，对于精加工，可能需要在0.001英寸至0.003英寸之间的进给率。更深的切削深度总是会产生更高的切削阻力和更大的切屑，从而产生更粗糙的表面。下表显示了一般车削和精加工车削的起始加工参数。
半烧结陶瓷车削加工的起步参数 | ||
加工类型 | 切削速度 SFM (米/分钟) | 进给率 ipr (mm/转) |
一般加工 | 100-500 (30 to 150) | .002-.010 (.050-.250) |
精加工 | ||
面铣加工
加工参数：在铣削大面积或大体积时，可以采用更高速度和更深的切削深度。当涉及到薄壁时，应使用高强度陶瓷材料。
切削深度：尽可能始终最大化切削深度。降低进给率允许更深的切削深度。粗加工0.004英寸/齿，而精加工则可设置0.0005英寸到0.002英寸/齿的进给率。
多齿可转位铣刀：多齿可转位铣刀铣削刀具，建议使用轴向对准所有刀片，使所有刀片位置误差控制在±0.0002英寸内。这将改善表面光洁度并减少刀片磨损，因为所有刀片将均匀切削。
下表显示了一般用途和精加工铣削绿色陶瓷的起始加工参数。
半烧结陶瓷面铣加工的起步参数 | ||
加工类型 | 切削速度 SFM (米/分钟) | 进给率 ipr (mm/转) |
一般加工 | 500-1,000 (150 to 300) | .002-.006 (.050-.150) |
精加工 | ||
