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导电加热切削技术关键问题研究

娄岩  
【摘要】: 长期以来,许多难加工材料的半精加工和精加工主要依靠磨削,但磨削存在效率低、成本高、耗能大、磨削液对环境污染大等问题。目前在一定条件下,用硬车削代替磨削,具有加工效率高、绿色无污染和设备投资少等优点。然而,硬车削技术对机床和刀具要求比较高,我国机加工行业整体现状又比较落后,这使得该项技术的普及受到限制。诸多因素为导电加热切削技术的发展提供了广阔的空间。 导电加热切削技术是一种改善难加工材料切削并提高加工表面质量的有效方法。研究表明,采用导电加热切削方法切削难加工材料是可行的,但该技术在实际生产中的应用还有诸多关键技术需要解决。本论文重点研究了导电加热切削方法在应用上所存在的若干关键性技术问题。 本文在研究电弧放电的基本理论的基础上,重点分析了导电加热切削过程中电弧放电的多种情况及其产生机理,并对导电加热切削中直流电弧的熄灭原理作了理论分析及数学推导,指出实施灭弧的基本思路。同时,提出了一种采用检测刀工两端电流信号及瞬态过电压脉冲信号触发控制电源关断以实现灭弧控制的新方法。该方法较好地抑制了刀具切入、切出工件过程中的电弧放电,并使采用导电加热切削技术切削断续表面成为可能。 本文在分析传统切削刀具磨损理论的基础上,通过实验研究了导电加热切削刀具的磨损特性。对优选的四种典型刀具材料进行了导电加热切削适应性实验研究,选出较适合的刀具材料。同时,结合灭弧控制装置进行了最佳表面质量验证实验,在优选的实验条件下可稳定获得粗糙度值Rα小于0.7μm的加工表面,达到了粗磨的标准,表明采用导电加热切削方法切削一些难加工材料可以实现“以车代磨”。 采用导电加热切削技术切削难加工材料的优点在于:可以采用普通机床、硬质合金刀具对零件进行硬车削加工。该方法投入低,见效快,工艺简单,易于操作,具有良好的应用前景。


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