花崗石異型面的高效加工機理與實驗研究

本文以金剛石成型銑刀加工齊魯紅、濟南青花崗石1/4圓弧異型面的過程為研究對象，對切削力、切削溫度和刀具磨破損等問題進行了系統地研究。 文章提出了花崗石異型面高效加工的定義，指出了花崗石異型面高效加工的特點及其關鍵技術。分析了傳統工藝參數下加工花崗石的不足之處，基于花崗石高效加工的技術要求，設計制定了一系列高效加工工藝參數，加工效率為傳統工藝的3～5倍，作為花崗石1/4圓弧異型面的加工實驗參數。針對金剛石成型刀具加工1/4圓弧面的過程，根據其幾何特點建立起幾何分析模型。引入了銑刀微元分析方式，同時建立了相應坐標體系，并在各投影平面內將微元作為金剛石圓鋸片和碟形銑磨盤分別建立切削力模型。參考單顆粒金剛石受力分析原理，對微元接觸弧面受力進行了分析，建立了相應切削力理論模型，通過積分獲得了異型面切削力的理論計算公式。分析發現：異型面花崗石加工過程中刀具軸向切削力Fz較大，這與花崗石鋸切加工不同。通過理論推導對異型刀具不同區域的切削力進行了分析，研究得到刀具—工件接觸面的切削力在理論上隨參數不同而變化的規律。