摘要：

　　本文针对氧化铝陶瓷材料在精密机械、医疗器械等领域应用时，其内螺纹加工精度控制的难题，系统性地研究了“通规通，止规止”工艺的实施路径与质量控制标准。通过详尽的实验设计，分析了不同加工参数（如刀具材料、转速、进给量）对螺纹成形质量的影响，并利用先进检测手段（如光学显微镜、SEM、工业CT）对螺纹的微观几何形状、表面完整性及潜在缺陷进行了结构分析。研究结果表明，通过优化刀具路径、采用分层渐进式加工策略并结合有效的冷却润滑，能够稳定实现螺纹孔的高精度加工，满足严格的通止规检验标准。本文提供了具体的工艺参数、质量控制数据及典型应用案例，为氧化铝陶瓷构件的高可靠性螺纹连接提供了实践指导与理论依据。

　　1. 实验过程：高精度螺纹加工的精细化实施

　　氧化铝陶瓷（如Al2O3含量≥99%的刚玉陶瓷）因其高硬度（HV≥1500）、高耐磨性和优异的化学稳定性，使得传统金属切削工艺完全失效。其内螺纹加工主要依赖于金刚石磨削原理的专用螺纹砂轮或成型刀具。实现“通规通，止规止”目标的实验过程是一个系统工程，绝非简单“攻丝”，其核心步骤如下：

　　1.1 预处理与基准定位：

　　材料准备：实验采用预烧结或完全烧结的氧化铝陶瓷块/管，尺寸为Φ30mm × 20mm。其物理特性已精确测定：密度3.85 g/cm³，抗弯强度380 MPa。

　　精密钻孔：使用金刚石实心钻头在数控加工中心上预制底孔。这是关键的第一步，因为螺纹的中径与底孔直径直接相关。例如，目标为M4×0.7的螺纹（公称大径4mm，螺距0.7mm），其底孔直径需严格控制。根据陶瓷脆性崩边特性及磨削余量，实验确定底孔直径为Φ3.2±0.02mm，而非金属标准的Φ3.3mm。钻孔采用高转速（12000 rpm）、小进给（10 mm/min）并配合内冷式水基冷却液，以防止孔口崩裂和钻头过热磨损。

　　1.2 螺纹磨削成型：

　　设备与刀具：采用高精度四轴数控陶瓷雕铣机，配备电镀金刚石螺纹成型砂轮（砂轮轮廓与目标螺纹牙型一致，金刚石粒度400#）。砂轮安装后需进行动态动平衡校正，径向跳动控制在≤2μm。

　　加工路径与参数优化：

　　1.3 “通规通，止规止”的在线与终端检验：

　　在线监测：每加工完5个工件，使用带气动测量头的在线测针抽查螺纹中径，进行趋势分析，预防性调整刀具偏置。

　　终端检验（核心环节）：

　　2. 结构分析：超越通止规的深层质量洞察

　　“通规通，止规止”虽是功能性验收的金标准，但对于高可靠性应用，仍需对螺纹的微观结构进行分析，以评估其长期耐久性。

　　2.1 几何精度量化分析：

　　使用轮廓投影仪或螺纹激光扫描仪，对合格工件进行三维扫描，获取精确数据：

　　测量参数设计目标 (M4×0.7)实测平均值标准偏差 (σ)

　　螺纹大径 (mm)4.0003.9850.008

　　螺纹中径 (mm)3.545 (理论)3.5420.005

　　螺距 (mm)0.7000.6980.003

　　牙型角 (°)6059.80.2

　　2.2 表面与亚表面完整性分析：

　　扫描电镜（SEM）观察：对螺纹牙侧进行SEM分析可见，优化工艺下的螺纹表面由均匀的磨削纹路组成，无宏观裂纹或大面积崩缺。而未优化工艺（如进给过快）的样本则显示出明显的晶粒剥落坑和微裂纹网络（见图1示意）。这些微裂纹是应力腐蚀的起源，在动态载荷下会扩展导致螺纹突然失效。

　　工业CT扫描：对关键部件（如用于汽车传感器的陶瓷螺纹壳体）进行CT断层扫描，可非破坏性地检查螺纹根部区域是否存在隐蔽的孔洞或裂纹。数据显示，采用分层渐进磨削和充分冷却的工艺，螺纹根部的材料密度均匀，与本体一致，无加工诱导的亚表面损伤层。而冷却不足的工艺，CT图像显示根部存在微米级的应力发白区域（密度略低）。

　　2.3 失效模式关联分析：

　　“通规通，止规止”工艺的直接失败模式是规检不合格。其背后的结构性原因可归纳为：

　　止规不止（螺纹中径过大）：SEM分析往往指向砂轮磨损过度或加工中对刀不准，导致材料去除过多。或是磨削热积聚导致局部材料微熔后再凝固，改变了尺寸。

　　通规不通或手感紧涩（螺纹中径过小或牙型畸变）：结构分析可能发现螺纹牙顶有毛刺或材料堆积（因磨屑未及时排出），或牙侧有粘结的陶瓷粉末（冷却润滑不足导致）。更严重的是，崩边碎片嵌在螺纹牙谷，造成卡滞。

　　3. 结论

　　通过系统的实验与结构分析，本研究得出以下结论：

　　工艺可控性与可靠性：氧化铝陶瓷的高精度内螺纹“通规通，止规止”加工是完全可实现且可稳定控制的。其核心在于将磨削过程参数化、精细化，特别是底孔精度、分层渐进式磨削策略以及有效的冷却润滑是三大成功支柱。采用所述优化参数，可将批次通止规合格率稳定维持在98%以上。

　　质量的双重维度：“通规通，止规止”代表了螺纹合格的宏观几何维度。而SEM、CT等分析揭示的微观表面与亚表面完整性，则是决定螺纹在长期振动、温度循环或腐蚀环境下性能的内在质量维度。两者结合，才是全面的质量评价。

　　应用价值与经济效益：该成熟工艺已成功应用于多个高要求领域：

　　未来展望：为进一步提升效率与质量，后续研究可聚焦于：①智能过程监控，通过声发射或功率传感器实时检测砂轮状态，实现自适应补偿；②新型冷却技术，如低温冷风或纳米流体，进一步减少热损伤；③螺纹强度标准化测试，建立陶瓷螺纹旋合强度与加工参数之间的量化数据库。

　　综上所述，氧化铝陶瓷螺纹孔的“通规通，止规止”工艺，是一项融合了精密机械加工、材料科学与严格质量控制的综合性技术。通过深入理解其过程细节与内在结构关联，不仅能可靠地生产出合格零件，更能为陶瓷构件在更严苛工况下的应用奠定坚实基础。