石墨薄壁件高速銑削加工研究.pdf

1、高速銑削加工技術(shù)在石墨電極生產(chǎn)上的應(yīng)用具有許多優(yōu)勢，不僅可以獲得比常規(guī)加工更高的表面質(zhì)量，而且由于高速銑削的切削力小，有利于加工剛性較差的薄壁零件。但加工變形和斷裂仍是石墨薄壁件高速加工過程中遇到的難題。由于加工變形使加工質(zhì)量下降，而加工工件斷裂直接導(dǎo)致零件報廢。目前，對石墨薄壁件高速銑削加工技術(shù)研究還不夠深入，在企業(yè)實際生產(chǎn)中，編程策略和工藝參數(shù)主要還是依靠編程員根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗進行選取，常會出現(xiàn)加工精度差，崩角崩邊現(xiàn)象頻繁等。

2、因此，本文針對石墨薄壁件高速銑削加工過程中出現(xiàn)的問題，采用理論分析、實驗分析和有限元仿真相結(jié)合的方法，對石墨薄壁件高速銑削時的加工變形和加工工件斷裂展開研究。 為了更好地研究分析切削力對加工變形和斷裂的影響，本文采用正交實驗分析切削參數(shù)對石墨材料高速銑削切削力的影響，建立了徑向平均切削力經(jīng)驗公式，并進行了實驗驗證。實驗表明，每齒進給量、軸向切深和徑向切深對切削力的影響都比較顯著，并且都隨切削用量的增加而增加；隨著切削速度的提高，

3、切削力逐漸增加，但增加的幅度不大。 通過石墨薄壁件高速銑削加工變形實驗研究，分析了加工變形對加工質(zhì)量的影響，采用正交實驗和單因素實驗方法研究切削參數(shù)對加工變形的影響，找出了主要的影響因素。研究結(jié)果表明，石墨薄壁件在高速銑削加工時的加工變形會導(dǎo)致工件出現(xiàn)上厚下薄和工件上端表面質(zhì)量降低；除切削速度外，各切削參數(shù)用量對薄壁件加工變形量的影響都較為顯著；在順銑加工時，薄壁件加工變形量隨著每齒進給量和軸向切深的增大而增大，隨著徑向切削深度

4、的增加而減?。浩渲挟?dāng)徑向切深較小時(即工件精加工前壁厚較小)加工變形增大的趨勢尤其明顯。因此，為了減小加工變形，建議前一道工序(粗加工)預(yù)留較大的加工余量，使薄壁件在精加工前的原始厚度增加，剛性提高，再以較大的徑向切深一次走刀完成精加工，從而避免讓刀、彈刀等現(xiàn)象，實現(xiàn)石墨薄壁件的高質(zhì)量加工。建立石墨薄壁件高速銑削加工變形的有限元模型，對加工變形進行了模擬分析，研究高速銑削加工過程中薄壁件不同位置點在刀具銑削作用下的變形特征。模擬結(jié)果顯示

5、：薄壁件的加工變形沿工件高度方向由下往上逐漸變大，且兩端比中間明顯；沿工件長度方向，加工變形由大逐漸減小，到薄壁件的中間位置時最小，然后又逐漸增大。因此，最后加工出來的薄壁件總體上看來沿高度方向呈上厚下薄，沿長度方向呈兩端厚中間薄的形狀。切削參數(shù)和加工策略對加工誤差的影響很大，尤其是徑向切深較小時，加工變形導(dǎo)致的加工誤差較大，這與實驗結(jié)果完全一致。此外，采用雙側(cè)銑削的加工策略比單側(cè)銑削的加工變形明顯減小。 采用在線攝影的方法，觀

6、察記錄了石墨薄壁件高速銑削的加工工件斷裂過程。結(jié)果表明，當(dāng)加工的薄壁件厚高比比較小時，薄壁件加工變形較大時，回彈過切嚴重，這是導(dǎo)致加工工件斷裂的原因之一。徑向切深很小時，在刀具切入瞬間整個工件可能會從集中應(yīng)力最大的根部斷裂；在采用雙側(cè)銑削加工策略時，若拐彎進給速度過大，在加工薄壁件的末端側(cè)而時可能會發(fā)生工件斷裂。此外，通過掃描電鏡對斷口形貌的觀察，發(fā)現(xiàn)在薄壁件的刀具切出處的崩角主要是拉應(yīng)力作用的結(jié)果。 在上述研究基礎(chǔ)上，提出了減