超声振动铣削加工石墨材料去除机理与加工表面质量评价

石墨模具铣削加工过程中存在严重的表面破碎问题,超声振动辅助加工能够显著减少表面破碎,提高加工质量。然而,目前缺少超声振动辅助铣削石墨材料的材料去除机理和加工质量评价相关研究。通过超声振动辅助铣削实验,研究了石墨材料超声振动辅助铣削去除机理和加工表面质量影响因素;分析了超声振动辅助对切削力、声发射信号强度、切屑和表面形貌特征的影响;探究了加工工艺参数对表面粗糙度的影响规律。结果表明,石墨材料铣削加工材料去除机制主要分为微破碎去除和大块破碎去除两类。超声振动辅助能够提高材料微破碎去除机制比例,提高加工质量,同时降低切削力约25%和声发射信号强度。通过工艺参数实验发现,超声振动辅助铣削条件下,降低径向切削深度和每齿进给量能够降低表面粗糙度2倍以上。选择合适的超声振幅有助于抑制表面破碎和提高加工表面质量,但是增大切削速度会削弱超声振动作用,过大的超声振幅也会导致表面质量变差。综上,超声振动辅助对抑制石墨铣削加工表面破碎具有明显效果,为进一步解决石墨加工表面破碎问题提供指导。