本發(fā)明涉及一種石墨制品的機(jī)加工設(shè)備。

背景技術(shù)：

由于石墨具有許多優(yōu)良的性能，因而在冶金、機(jī)械、電氣、化工、紡織、國(guó)防等工業(yè)部門獲得廣泛應(yīng)用。石墨的一個(gè)主要用途是生產(chǎn)耐火材料，包括耐火磚、坩堝、鑄模等。石墨坩堝具有高耐火性，低的熱膨脹性，熔煉金屬過程中，受到金屬浸潤(rùn)和沖刷時(shí)亦穩(wěn)定，高溫下良好的熱震穩(wěn)定性和優(yōu)良的傳導(dǎo)性，所以石墨坩堝及其有關(guān)制品被廣泛用于直接熔融金屬的工藝中。傳統(tǒng)石墨坩堝的制造方法是以結(jié)晶形天然石墨為主體原料,可塑性耐火粘土作粘結(jié)劑,經(jīng)與不同類型熟料配合震動(dòng)模壓后燒制而成，工藝比較簡(jiǎn)單，但組織結(jié)構(gòu)松散，品質(zhì)較差。

專利申請(qǐng)?zhí)枮?011102613105的發(fā)明提供了一種石墨坩堝，主要由石墨座磚及其上面的石墨側(cè)壁組成，石墨座磚為整體結(jié)構(gòu)，石墨側(cè)壁由若干層石墨磚砌筑而成，石墨磚前后相對(duì)面設(shè)計(jì)成曲面且曲度相同，上下層石墨磚交錯(cuò)砌筑。該發(fā)明的坩堝為分體結(jié)構(gòu)，密封性和耐滲透壓較低。

專利申請(qǐng)?zhí)枮?012103930060的發(fā)明公開了一種石墨坩堝的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：a、在容器中加入重量百分含量為40-50%的天然石墨、重量百分含量為9-15%金屬硅、重量百分含量為30-40%的石油焦顆粒，攪拌，再向容器中加入重量百分含量為8-15%的酚醛樹脂；b、繼續(xù)攪拌，采用壓力成型機(jī)成型；c、將成型后的坩堝生坯焙燒，控制焙燒時(shí)間為10-20h，得焙燒品坩堝；該產(chǎn)品制造工藝比較復(fù)雜，需要配套的模具和較較高的成型溫度、成型壓力，制造成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：

克服傳統(tǒng)石墨坩堝制造組織松散體密度低的缺點(diǎn)，提供一種通過采用圓柱狀石墨進(jìn)行機(jī)械加工而獲得的整體結(jié)構(gòu)的高品質(zhì)石墨坩堝制造機(jī)床。

技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的石墨坩堝制造機(jī)床，在機(jī)床底座上具有按軸向（以圓柱狀石墨加工放置時(shí)的基本成水平的中心軸軸向?yàn)橐罁?jù)）依次設(shè)置的刀具座、圓柱殼狀刀盤、石墨支承座、石墨旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。加工石墨坩堝的原材料采用的是通過擠壓成型、尚未燒結(jié)的圓柱狀石墨（石墨干坯，容易切削塑形和保持一定強(qiáng)度韌性）。

石墨支承座上安放圓柱狀石墨，石墨旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)夾持并能驅(qū)動(dòng)圓柱狀石墨圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)。

刀具座固定連接著圓柱殼狀刀盤，并保證圓柱殼狀刀盤的中心軸基本與圓柱狀石墨中心軸在一條直線上，圓柱殼狀刀盤能夠沿著中心軸向軌道前進(jìn)或后退，以保證刀具在加工時(shí)前后移動(dòng)。

石墨支承座上優(yōu)選具有四只可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，輔助圓柱狀石墨旋轉(zhuǎn)，增加穩(wěn)定性，減少旋轉(zhuǎn)阻力。

圓柱殼狀刀盤能夠從端面開始切削石墨，其外殼中具有一個(gè)平行于中心軸的通道，通道中埋設(shè)有刀具連桿。刀具連桿的尾端與刀具座硬性連接，刀具連桿的前端連接有伸出圓柱殼狀刀盤的特制銑刀。特制銑刀能夠接觸圓柱狀石墨端面，在石墨旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)圓柱狀石墨旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓柱殼狀刀盤沿著軸向軌道前進(jìn)，特制銑刀能夠從石墨的一個(gè)端面至內(nèi)部對(duì)石墨進(jìn)行切削，在石墨內(nèi)部削出一個(gè)圓柱殼形空洞，留下圓柱狀外壁和中間的芯部。

所述的特制銑刀具有圓弧形刀身（與圓柱殼狀刀盤具有基本相同的弧度），刀身與刀具連桿連接處為可控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度的活動(dòng)連接形式；刀身與刀具連桿連接處優(yōu)選為梅花型連接形式（梅花型連接，受力對(duì)稱均勻），刀身的另一端固定連接有銑削刀頭。

本發(fā)明中，刀具連桿的尾端能夠由刀具座上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)引起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)切削圓柱形空洞到設(shè)計(jì)的深度時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀具連桿轉(zhuǎn)動(dòng)（未到設(shè)計(jì)的深度時(shí)，刀具連桿不轉(zhuǎn)動(dòng)，保證切削出正宗的圓柱柱面），刀具連桿引起特制銑刀圍繞著連接處轉(zhuǎn)動(dòng)，使得特制銑刀的刀頭由圓柱殼狀刀盤所在圓周向中心軸方向逐漸移動(dòng)，在圓柱狀石墨旋轉(zhuǎn)時(shí)繼續(xù)切削石墨的徑向部分，在圓柱形空洞的尾部形成一個(gè)圓柱的端面或者圓臺(tái)臺(tái)面（此時(shí)，在周向切削石墨的同時(shí)，圓柱殼狀刀盤沿著軸向軌道繼續(xù)緩慢前進(jìn)一小段，這樣可以獲得梯形截面底部—圓臺(tái)形凸出底部的石墨坩堝，便于使用時(shí)盛放液態(tài)物料）的切削軌跡。切斷時(shí)，切斷刀向中心軸線處慢慢移動(dòng)，直至切斷。

所述的銑削刀頭優(yōu)選具有雙向刀刃（軸向，切削圓柱殼形空洞；徑向，切削坩堝的底部），每個(gè)方向的刀刃切削石墨的不同部位，保證刀具在合適的方向發(fā)力，提高切削效率的同時(shí)，減少刀刃損傷，延長(zhǎng)刀具使用壽命。

本發(fā)明中，可以在上述切削軌跡接近軸心線，至圓柱狀石墨半徑的1/4-1/10時(shí)，利用石墨芯部自身的重量，使得芯部從外壁上斷裂掉下，完成石墨坩堝的切削過程。所以斷面留有凹凸不平的斷裂處。

石墨芯部實(shí)現(xiàn)與外壁部分的分離，外壁部分形成石墨坩堝毛坯，芯部另行取出。芯部斷裂處的表面雖然有些凹凸不平，但是不影響外壁部分作為坩堝使用，而且也可以通過后續(xù)的精細(xì)加工，使得坩堝的內(nèi)表面光滑平整。

該斷裂過程，可以使得外壁和芯部快速分離，提高制造效率，而且可以避免特制銑刀的刀身形成過大的懸臂梁負(fù)荷力矩，減小刀具斷裂或者切削功率過大電機(jī)過熱的危險(xiǎn)。

石墨坩堝毛坯制成后，送入燒結(jié)爐進(jìn)行熱處理，獲得物理和化學(xué)性能穩(wěn)定的石墨坩堝成品坯料。

有益效果：

本發(fā)明的石墨坩堝為整體結(jié)構(gòu)，在擠壓成型的石墨坯料基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，無需復(fù)雜的前期燒制定型的生產(chǎn)工藝，而在制成坩堝毛坯后再進(jìn)行燒結(jié)定型，所獲得的成品機(jī)械強(qiáng)度高。而且本加工設(shè)備對(duì)坩堝的加工精度較高，坩堝壁面為標(biāo)準(zhǔn)的圓柱面，底部（即芯部尾端）能夠形成圓柱狀端面或者圓臺(tái)面的坩堝底。坩堝內(nèi)表面基本平滑而致密，盛放的高溫液體物料不會(huì)滲漏出去。加工成型速度較快，尤其是芯部自由丟落，提高了成型效率，又不影響坩堝的多種用途。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種刀具的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是采用本發(fā)明切削去除的一種石墨坩堝芯部的剖面示意圖；

圖4是采用本發(fā)明切削去除的另一種石墨坩堝芯部的剖面示意圖；

圖中，1-底座、2-石墨支承座、3夾持驅(qū)動(dòng)部件（石墨卡盤）、4-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、5-圓柱狀石墨、6-特制銑刀、7-圓柱殼狀刀筒、8--通道（內(nèi)置刀具連桿）、9-刀具連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、10-刀具座移動(dòng)機(jī)構(gòu)、60-連接孔、61-圓弧形刀身、62-刀頭、70-石墨芯部端面、71-石墨芯部柱面、72-石墨芯部圓臺(tái)面（切斷面）、73-斷裂處。

具體實(shí)施方式

如附圖1所示的石墨坩堝制造機(jī)床，在機(jī)床底座上具有按軸向依次設(shè)置的刀具座、圓柱殼狀刀盤、石墨支承座、石墨旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；石墨支承座上具有四只可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，其上安放圓柱狀石墨；石墨旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)夾持并能驅(qū)動(dòng)圓柱狀石墨圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)；刀具座固定連接著圓柱殼狀刀盤，能夠從端面開始切削石墨，并保證圓柱殼狀刀盤的中心軸基本與圓柱狀石墨中心軸在一條直線上，圓柱殼狀刀盤能夠沿著中心軸向軌道前進(jìn)或后退，以保證刀具在加工時(shí)前后移動(dòng)。

圓柱殼狀刀盤的外殼中具有一個(gè)平行于中心軸的通道，通道中埋設(shè)有刀具連桿；刀具連桿的尾端與刀具座硬性連接，刀具連桿的前端連接有伸出圓柱殼狀刀盤的特制銑刀。如圖2所示，所述的特制銑刀具有圓弧形刀身，刀身與刀具連桿連接處為梅花型連接，刀身的另一端固定連接有銑削刀頭。

刀具連桿的尾端能夠由刀具座上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)引起轉(zhuǎn)動(dòng)，引起特制銑刀圍繞著連接處轉(zhuǎn)動(dòng)，使得特制銑刀的刀頭由圓柱殼狀刀盤所在圓周向中心軸方向逐漸移動(dòng)，在圓柱狀石墨旋轉(zhuǎn)時(shí)繼續(xù)切削石墨的徑向部分，在圓柱形空洞的尾部形成一個(gè)端面。

在上述切削軌跡接近軸心線，至圓柱狀石墨半徑的1/5-1/8時(shí)，利用石墨芯部自身的重量，使得芯部從外壁上斷裂掉下，如圖3所示，完成石墨坩堝的切削過程。