根据磨粒突出高度符合瑞利分布的假设,建立关于单颗磨粒的最大未变形切削深度模型。考虑变摩擦及机床主轴振动的影响,以单颗磨粒为研究对象,把磨削力分为磨削变形力和摩擦力,引入主轴振动修正系数,结合单位面积内的磨粒数目,建立了单位宽度上磨削的总法向力和总切向力的磨削力理论模型。结果证明切向、法向磨削力理论值与试验值平均相对误差分别为7.97%、8.19%,误差最大值不超过15%,模型存在较高的准确性。

针对氧化锆陶瓷钻削微孔过程中出现的轴向力大和出口崩边严重的问题,使用直径为0.2 mm的金刚石涂层钻头钻削完全烧结的氧化锆陶瓷微孔,通过单因素试验方法,研究主轴转速、进给速度和步进距离对轴向力的影响,在此基础上开展啄钻工艺对比试验,探索变进给啄钻工艺对出口崩边尺寸的影响。结果表明:轴向力大小随着进给速度和步进距离的增加而增大,随着主轴转速的增加先降低后增大;采用变进给啄钻可以有效提高孔出口加工质量。

通过对氧化锆陶瓷开展磨削试验,探究磨削力对表面质量的影响。分析测量数据、观察表面形貌,得到工艺参数对磨削力的影响规律以及磨削力对粗糙度的影响。结果表明:法向、切向磨削力随进给速度和磨削深度的增加而增加,随砂轮转速的增加而减小;当磨削力变大时,粗糙度也随之增大,去除方式由塑性去除向以凹坑、断裂为主要特征的脆性去除发生转变;当磨削深度超过25μm时,材料表面易出现切屑粘连现象,磨削力在15~40 N之间,材料的表面质量较好。

使用高精度压入仪分别测试氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷的仪器化压入硬度，并通过测量压痕对角线长度计算两种陶瓷材料的维氏硬度。结果表明：氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷的仪器化压入硬度均高于维氏硬度，两种硬度比值分别为。1.225、1．130，基本符合文献所提比值1．195倍的关系，据此，陶瓷材料的维氏硬度可由仪器化压入测试获得，解决了小载荷硬度测试情况下因压痕不够清晰导致的压痕对角线测量困难问题。