在精密陶瓷制品加工中，抛光工序直接决定产品表面光洁度与使用性能。本文以陶瓷抛光机为例，从磨料选择、工艺参数、质量检测等维度，系统阐述陶瓷抛光机的工艺流程及其关键技术控制点。

一、基础工艺流程与工序划分

陶瓷抛光需经历粗抛、半精抛、精抛三阶段，具体流程如下：

粗抛阶段（Ra 1.6μm→0.4μm）

采用#400金刚石树脂磨盘，主轴转速设定800-1200rpm，轴向压力0.15-0.25MPa；

行星轮系公转比1:3，磨削线速度达12-18m/s，去除深度0.05-0.1mm/次；

添加pH9.5碱性冷却液，控制加工温度＜45℃。

半精抛阶段（Ra 0.4μm→0.1μm）

更换#1500钻石复合磨垫，转速提升至1500-1800rpm，压力降至0.08-0.12MPa；

采用变径行星传动技术，内外圈线速度差＜5%，避免表面波纹度（Wt＞0.02μm）；

冷却液更换为纳米二氧化硅悬浮液（浓度8%），降低表面微裂纹发生率。

精抛阶段（Ra 0.1μm→0.025μm）

使用#3000氧化铈纤维抛光垫，转速2000-2500rpm，压力0.03-0.05MPa；

开启超声辅助模式（频率28kHz，振幅5μm），提升边缘部位抛光均匀性；

终抛阶段添加离子交换水，电导率控制≤5μS/cm。

二、核心部件与技术创新

磨盘结构优化

五层复合基体制备：304不锈钢基板（3mm）+环氧树脂粘结层（0.2mm）+玻璃纤维增强层（1mm）+微孔发泡层（2mm）+表面磨料层；

金刚石磨粒有序排布技术，密度偏差≤3粒/mm²，寿命提升至120小时。

压力控制系统

六点气压平衡装置，将Φ200mm工件表面压力波动控制在±0.8%以内；

配备压电陶瓷传感器，实时监测压力值（采样频率1kHz），动态补偿误差。

温度管理模块

双循环冷却系统：主轴内冷（5℃冷水）与加工区外冷（20℃恒温风）协同控温；

红外热成像仪实时监测，确保工件表面温度梯度＜3℃/cm。

三、关键工艺参数优化

转速-压力匹配模型

建立材料去除率公式：Q=K×P^1.2×V^0.8（K为材料系数，氧化铝陶瓷K=0.013）；

通过正交试验确定参数组合：ZrO₂陶瓷精抛时，压力0.04MPa+转速2300rpm。

磨料介质选择

粗抛：40-50μm金刚石微粉（浓度25%）；

精抛：0.5-1μm氧化铈颗粒（粒径分布D50=0.8μm）；

特种陶瓷：添加0.3%聚丙烯酸铵分散剂，提升磨料利用率30%。

时间控制策略

粗抛单次作业时间≤3min，总时长8-12min；

精抛采用渐进式时长调整：首周期2min→次周期1.5min→终周期1min。

四、质量检测与过程控制

表面粗糙度检测

使用白光干涉仪，测量范围80×80μm，Ra值检测精度±0.002μm；

按ISO 25178标准评估表面Sa、Sz等三维形貌参数。

光泽度测试

60°角入射光测量，氧化锆陶瓷要求Gu≥95；

分九区取样，极差控制≤3。

缺陷识别系统

配备3D线扫相机，识别精度5μm，自动标记划痕（长度＞0.1mm）、崩边（面积＞0.02mm²）等缺陷；

结合机器学习算法，分类准确率＞99%。

五、行业应用与实证数据

在电子陶瓷基片加工中，采用该工艺流程：

96%氧化铝基板抛光后Ra≤0.03μm，平行度误差＜0.005mm；

氮化硅结构件经超声辅助抛光，抗弯强度保留率＞98%；

连续作业200小时，磨盘磨损量＜0.05mm，设备稳定性优于VDI 3400标准。

结论

陶瓷抛光机通过多阶段协同加工与精密参数控制，实现纳米级表面处理。其工艺创新与过程监控体系，为5G陶瓷滤波器、医疗植入体等高端产品提供关键技术支持，推动精密陶瓷加工行业向超精密制造升级。