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石墨切削机理研究

付昊  
【摘要】:石墨作为电极材料,具有电极消耗小、加工速度快、耐高温、加工精度高等优点,逐渐代替铜电极成为电火花加工电极材料的主流。石墨属于非均质结构的脆性材料,切削冲击易造成石墨材料边角崩碎现象,目前石墨电极加工行业多采用高速加工,高速加工过程中刀具磨损和电极边角崩碎现象十分严重。开展石墨电极切削机理研究,对于推动石墨电极的应用,提高加工水平具有理论指导意义。 石墨实际加工中刀具转速高、切削过程难以观察,本研究采用低速二维正交切削方法,研究了不同切削条件下的石墨切屑形成过程、切削力、切屑形貌及各切削参数的影响,并针对石墨材料实际加工中粉尘浓度大提出了粉尘的防治措施。 对于石墨切屑形成过程的显微观察研究结果表明:(1)切削深度对切屑形成过程有很大影响,在小切削深度(0~0.06mm)时,切屑为伪带状或絮状;在中等切削深度(0.06~0.12mm)时,开始出现小崩块,但仍以挤压切削产生的切屑为主;在大切削深度(0.12~0.24mm)时,切屑多为碎断体或崩块,也还会有不连续的粉屑产生,但不是主要特征。(2)切削速度对切屑形状的尺寸大小有影响。小切削深度时,切削速度的影响并不明显;中等和大切削深度时,随着切削速度的增加,断裂切屑的尺寸变大。(3)负前角刀具会对切屑产生持续挤压,已脱离的切屑会被继续挤压崩裂,产生小的断碎块。正前角刀具有利于切屑的分离。 对于正交切削实验切削力研究结果表明:(1)随切削深度的增加切削力的均值变化不大,切削力的最大值和幅值逐渐增大。(2)切削速度对切削力的影响无明显规律。(3)切削力随着切削宽度的增加而大致呈线性增加。 低速二维正交切削实验中石墨切屑的形状有不规则的块状、条状、球形等;切屑表面非常粗糙,由断裂凹坑、微小凹坑和残留的碎断鳞片组成。这些特征与石墨高速铣削时的切屑形貌相似。石墨加工中粉尘防治技术主要包括:(1)尽量采用石墨专用加工中心,对现有普通机床和加工中心可在加工区增配集尘装置以实现改造。(2)石墨加工车间根据产生的粉尘浓度不同分区加工:安装吸尘管道;机床、车间应定期清洁。(3)工人的个体防护主要是佩戴防尘口罩。


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