石墨碳块加工过程中尘屑的选择

石墨碳块加工过程中尘屑的选择

数控机床朝着高速、高、软、复合、智能、绿色环保的方向发展。对石墨加工机床特别是对核电站反应堆堆内构件碳块部件机械加工机床来说,除对机床的功能有高要求外,对机床防护的要求则更高。机床加工石墨的切屑形态是细粉尘、粒状屑、断裂屑。所使用的切削介质对机床及刀具有影响。实际加工表明:湿切削时,石墨粉尘颗粒跟随冷却液流动导致刀具磨损的,这是石墨加工中刀具磨损的主要原因之一;如果不用湿加工而采用外部吹风的干切削方式,则刀具寿命要比普通干切削时的刀具寿命高很多。强烈吹风更可以避免石墨粉尘颗粒对刀具的二次磨损。根据石墨碳块的加工,作者论述了对采用外部吹风干切削方式的石墨碳块加工机床的防护、防尘及尘屑的收集方法。1机床风力等级的确定前面描述石墨加工机床在加工时,为了避免石墨粉末对机床精度的影响和对加工刀具的损害,采用了强力吸尘的方式对机床进行防护。针对吸尘风力的大小,作者进行了试验。国家对风力等级的确定见表1。在实际使用时,0—5级风的风力无法满足机床的除尘要求;10—12级风则由于风力过大,会使机床防护产生振动,影响机床的精度;在6—9级风力之间选择吸尘风力。精加工和半精加工时,由于加工余量小,加工速度高,加工的切屑主要是细粉尘和小粒屑,这时机床的吸尘风力选择6—7级风力;粗加工时,由于加工余量大,切屑的颗粒也较大,吸尘风力选择8—9级风力。2机械保护2.1压力和温度(1)石墨碳块加工机床的工作环境应避免振动、烟尘等危害,工作环境温度要求为+5～+40℃,且24h平均温度不超过+35℃,相对湿度在30%～90%范围内(无冷凝水),机床应避免较高热源的辐射和振动,以免机床产生故障或机床精度丧失。(2)机床采用带有安全锁的全封闭罩壳,把机床的加工区域和非加工区域严格隔离开来。一方面是加工安全考虑,另一方面是保证加工区域封闭,防止尘屑飞溅,便于尘屑的收集。2.2机床传动部件的保护由于石墨是一种研磨材料,因此对数控机床组成部件进行保护,使其免受石墨粉尘的侵害是极为重要的。从以下几个方面满足机床防护要求:(1)机床的运动部件和非运动部件之间,即机床导轨部件的防护采用迷宫式密封防护方式。并且运动部件的内部采用正压气流保护,防止石墨尘屑进入运动组件内。见图1。(2)线性导轨、滚珠丝杠、传动元件的高精度位置反馈装置及数控分度工作台等均应采用正压气流保护,防止加工中心高速运动机构内进入研磨性粉尘,加速机床传动部件的磨损,影响机床运动部件精度的保持性。(3)所有控制系统的电子元件和电机均采用密封保护,并采用正压气流防尘,防止机床的控制系统受到污染,影响机床的正常运行。(4)机床伺服运动执行机构的位置检测元件——光栅尺的保护采用专用的DA300空气压缩单元,使进入光栅尺机壳的压缩空气达到检测元件要求等级,并保证供气量达到7～10L/min的流量。对光栅尺定尺用防护罩进行密封防护。进入机床防护部件内的正压气流是经过滤的、清洁的、干燥的空气。过滤网的网眼尺寸不大于10～20μm;进入加工车间内的除尘空气必须是干燥的,当环境温度在20℃时,压缩空气的相对湿度小于50%。3刀具吸尘口排屑器设计在石墨碳块加工车间机床加工区域内必须安装吸排尘系统,及时排除碳块加工区域内的碳粉尘、油污和空气中其他的杂质和粉尘。作者在进行机床设计时,针对机床加工零件的工艺方案,通过以下几个途径对机床加工区域的尘屑加以收集和处理:(1)在卧式加工中心的高速铣头和盘式磨床的高速磨头上,有一个负压气流口(吸尘口)围绕在刀具主轴周围,当刀具进行加工时,吸尘口就会将加工中产生的尘屑吸走,见图2。(2)在加工零件的上方设置一个吸尘口(图3),最大可能地接近加工零件,这个吸尘口犹如厨房的抽排油烟机,开口覆盖整个被加工零件,从这里可以将刀具吸尘口吸剩的细小尘屑吸除。(3)对于粗加工过程中产生的颗粒较大的石墨切屑,在加工过程中会落入机床两侧的台面上。设计时,在机床的两侧设置有螺旋式排屑器,由螺旋排屑器将较大的石墨切屑颗粒运送到设置在机床外侧的集屑小车里,然后进行集中处理。螺旋排屑器布置见图4。(4)对于无法放置螺旋排屑器的机床两侧,由于空间较小,对加工过程中产生的尘屑,则采用跟随吸尘的方法排走,即在加工过程中吸尘口始终跟随机床进退,将加工过程中产生的、主排尘管路无法排除的切削尘粒吸掉排走。见图5。通过采取以上几个吸尘排尘的措施,基本上可实现机床加工区域无尘屑,实现石墨碳块机械加工车间的无尘化作业,使石墨加工机床向绿色环保方向前进了一大步。4碳块复合加工机床的制备干式切削加工是一种理想的绿色制造工艺方法,是一项系统工程。干式切削加工方法在石墨碳块复合加工机床得到充分的应用,文中