许志腾 黄 辉 崔长彩

华侨大学制造工程研究院，厦门，361021

0 引言

脆性材料(如石材、光学玻璃、工程陶瓷和功能晶体等)往往具有优越的物理化学性能，例如耐高温、耐磨、抗腐蚀、高强度、高抗压性及良好的生物特性等，因而被广泛地应用于航空航天、医疗工业、工模具制造业及汽车工业等领域[1]。随着高新技术的发展，人们对产品的力学特性、光学功能及外观美学等效果的需求使得复杂曲面的工件应用也越来越广泛[2]。对于陶瓷类材料，其复杂曲面成形方式主要通过模压的方式获得与最终产品形状尺寸近似的初始毛坯[3]，随后采用磨削、抛光等机械加工或特种加工的方法去除少量的材料，从而获得最终满足尺寸及表面质量要求的产品[4-6]。

天然石材的原始毛坯来自于矿山，其原始毛坯与最终产品存在较大的形状差异。目前对这类脆性材料复杂曲面的加工主要依靠金刚石砂轮进行磨削加工来完成[7]。因原始毛坯与最终产品的形状差异大，与其他脆性材料相比，这类产品的加工去除量极大，导致出现加工所需时间长、工具损耗严重等系列问题。上述问题的根本原因在于其加工延续了陶瓷类的加工方法，即以金刚石砂轮工具进行磨削加工的去除方式所致。加工过程中，金刚石砂轮与工件的接触面很小，相比于工件尺寸而言，可近似视为点接触加工(以下简称“点加工”)。大量的工件需要被逐点去除，这是导致上述问题的关键所在。

相比于以点接触去除材料的加工方式，利用线接触的方式进行加工(以下简称“线加工”)时，因其通过形成分离面的方式去除材料，实际的材料去除量明显减小，从而具有加工效率高、材料浪费小、刀具磨损少的优点。……