先进的工程陶瓷材料已成为国防、航空航天、现代高科技工业等领域中不可缺少、且极具潜力的结构材料。但其普遍具有硬度高、韧性差等特点,加工过程中易发生脆性破坏,属于难加工材料。目前,大部分工程陶瓷零部件的加工依然以磨削为主。电火花加工、超声、激光辅助加工等工艺也在工程陶瓷的加工中得到应用,一定程度弥补了磨削加工的局限性。工程陶瓷的延性域精密铣削工艺是高速铣削加工在硬脆材料延性域加工领域的延伸,不仅可以满足加工三维复杂结构的需求,同时还可以获得与精密磨削加工相媲美表面质量。本文以硬脆材料的延性域去除机制为理论基础,以超硬铣刀为工具,围绕氧化锆陶瓷的精密铣削开展基础试验研究,主要完成了以下研究工作:(1)以硬脆材料延性域去除理论为基础,结合精密铣削尺度特征分析了精密铣削与常规铣削的区别,建立了以限制最大切削厚度为目标的精密铣削参数选取准则,发现每齿进给量的变化较铣削深度的变化对最大切厚的影响更明显。提出了采用变切厚切削过程切削力幅值的变化来测定材料临界切厚大小的方法,并通过试验测定了氧化锆陶瓷脆塑转变临界切厚的大小。(2)分别应用CVD金刚石涂层铣刀以及自行设计、开发的PCD超硬微铣刀进行了氧化锆陶瓷的精密铣削试验研究,同时研究了铣削参数、铣削路程等因素对加工表面质量的影响,发现每齿进给量是影响表面粗糙度的主要因素。通过对最大切削厚度的控制,实现了氧化锆陶瓷的延性域铣削,获得了镜面效果的加工表面,最小表面粗糙度可达Ra0.016μm。(3)通过扫描电镜观察了延性铣削表面包括材料的塑性侧流、周期性刀痕纹理等微观形貌特征,并对刀尖圆角影响下的加工表面形成机制进行了分析。观察发现氧化锆陶瓷精密铣削过程中加工表面会出现凹坑、裂纹以及崩边等表面损伤;经过分析认为氧化锆陶瓷脆性破坏的方式主要以氧化锆颗粒的沿晶破坏为主,形成光滑表面的区域则以穿晶切削为主。(4)分别对金刚石涂层铣刀、PCD超硬微铣刀精密铣削氧化锆陶瓷的磨损性能进行了研究。讨论了金刚石涂层铣刀三阶段磨损特征,发现了涂层刃切削现象,而涂层过早脱落是影响其使用性能的主要因素;PCD铣刀的磨损机理以金刚石颗粒脱落以及氧化锆粘结磨损为主。铣削参数、刀具材料特性等因素对刀具磨损均有不同程度的影响;刀具磨损对铣削力、表面粗糙度以及加工槽底宽度都有影响。