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花岗石属于硬脆非金属材料,它具有耐磨损、耐腐蚀、高硬度、热变形小以及资源丰富、价格低廉等优点,逐渐被工业部门用来代替高精度、高表面质量、耐磨性高、耐腐蚀的金属部件。例如,花岗石平板、孔、轴量规以及造纸机械、纺织机械中的花岗石压辊等。但是,正是由于花岗石材料自身的这些优于金属材料的性能,使其成为难加工材料。目前,花岗石的加工只限于磨削,不但加工效率低,加工成本高,而且加工质量难以保证。若能采用车削加工,实现以车代磨,可大大提高生产效率,降低成本。但是,由于普通车削方法受刀具材料性能(例如耐磨性、耐冲击性)的限制,很难保证花岗石产品的加工效率和加工精度,因而通常以为普通车削方法不能用于花岗石的加工。广西大学的科研工作者利用1000W超声车削装置,对山东造纸机械厂提供的花岗石压辊进行了切削试验,试图以车代磨,为花岗石等硬脆非金属材料的加工探索一条新途径。
切削试验:用于花岗石加工的超声车削装置由1000W超声波发生器、双窗三棒式镍片磁致伸缩换能器、指数形或圆锥形变幅杆、五振型弯曲振动刀杆、水套、立柱、支承套、微调螺母、节点压块和锁紧手柄等构成。
试件材料:花岗石棒料。
主要成分:SiO2及石英。
试件尺寸:Φ130mm×430mm。
刀具材料:CBN, YG6X, YG8N。
刀具角度: =0°,a0 = 10°,a'0=10°,kr= 75°, =15°,=0.1mm。
振动频率:f=19.68kHZ ;刀尖振幅:a=14μm。
切削液:皂化液。
试验因素水平列于表6-14。
正交试验表列于表6-14。
试验结果表明,当刀具材料采用YG8N、s= 0. 08mm/r, ap=0. 20mm时,切削效果最好。
试验中切削液釆用皂化液,因其水分含量较大,在超声空化作用下使水分雾化,达到充分的冷却、润滑效果。
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