石墨是电的良导体且具有良好的化学稳定性，石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好，渗透率低等特点，经过浸渍处理的石墨具有较强的阻气性。石墨独特的性质使其应用越来越广泛，在工业生产中发挥着越来越大的作用。作为新型高效环保的发电技术，燃料电池发电技术在世界范围内引起了普遍关注，燃料电池的双极板广泛采用石墨双极板，并且显示了良好的性能和其它材料无法比拟的优越性。石墨作为电极材料也逐渐取代铜电极成为电火花加工电极材料的主流。但是，石墨作为一种典型的脆性材料，其机械加工过程困难，刀具对石墨的冲击造成了石墨的边崩和崩角现象，且加工表面是一种具有无规律性分布表面缺陷的粗糙不平的三维破碎面，表面具有大小不一的凹坑。这使得诸如石墨双极板的流道加工、精密复杂石墨电极的加工中，加工成品率低，加工周期较长，既费时又费力，石墨材料本身成本较低，但机加工成本高昂，这限制了石墨材料的应用，如石墨双极板的成本约占燃料电池堆总成本的50%～60%。综上所述，开展石墨切削材料去除机理的研究，对于推动石墨材料的应用，提高石墨加工技术水平具有理论指导意义，且石墨材料特殊的力学性能在机械加工中的体现具有很高的学术研究价值。本课题针对石墨切削加工中出现边崩、表面破碎产生凹坑、刀具参数及切削参数的选取缺乏理论指导等问题，基于ANSYS Workbench软件对石墨正交切削不同切削厚度下的等效应力分布进行了模拟，并采用单斜压头边位印压石墨板实验定性和定量研究了不同印压厚度下石墨印压裂纹产生和扩展规律，将印压实验结果与模拟结果相比较，以验证模拟的准确性。建立了石墨切削过程模型，分析了石墨正交切削已加工表面的形成，通过大量实验深入研究了石墨正交切削刀具参数及切削参数对加工表面质量的影响，并优化了石墨切削加工工艺参数。运用石墨边位印压裂纹产生和扩展的规律来解释石墨切削时材料的去除和不同刀具前角对已加工表面质量的影响，同时运用石墨稳态切削应力分布来解释不同刀具前角对已加工表面质量的影响，最后，监控和测试了切削过程中的切削力，并将切削力的分析和石墨切削已加工表面的形成相结合，计算了不同前角刀具切削过程中前刀面的摩擦系数。基于ANSYS Workbench对石墨稳态切削应力分布进行模拟，得到0.4mm切削深度下不同前角刀具和20°、0°、-20°前角刀具不同切削深度的稳态正交切削石墨的等效应力分布云图，根据等效应力分布云图判断裂纹的产生和扩展，并测量了断裂凹坑的深度和宽度，得出了模拟状态下的凹坑宽度和深度变化规律，结果显示，与石墨正交切削及边位印压实验中所得规律基本吻合。单斜压头边位印压石墨实验所得结论主要有：(1)初始加载阶段，试件表面并不产生裂纹，随着载荷的增加，在压头与试件表面接触处产生一微小的切口。(2)载荷增加到某一临界值时，裂纹突然产生并迅速扩展。(3)初始裂纹朝着试件内部扩展，继而逐渐朝印压表面扩展，裂纹扩展路径呈圆弧形。(4)随着压头楔角的增加，裂纹初始扩展角线性增加，裂纹愈朝试件内部扩展，而裂纹初始扩展角与印压厚度关系不大。(5)随着压头楔角的增加或印压厚度的增加，在试件表面形成的凹坑宽度和深度均线性增加，凹坑宽度的增长率大于凹坑深度的增长率。(6)当压头楔角与印压厚度均较小时，裂纹几乎不朝试件内部扩展。石墨正交切削实验所得结论主要有：（1）随着切削深度的增加，凹坑增多且凹坑尺寸增大，边崩也增大增多，崩角呈增大趋势，表面破碎率增大，已加工表面质量下降。（2）正前角刀具中，随着前角的增大，加工表面质量变好。而负前角刀具中随着刀具负前角的增大，加工表面质量也逐渐变好，0°前角刀具加工表面质量则和-5°、5°前角刀具加工表面质量差不多。（3）切削速度增大，正20°前角刀具和-20°前角刀具的加工表面粗糙度都呈下降趋势，但负20°前角刀具加工表面粗糙度值降低率较低，正20°前角刀具随切削速度增大的加工表面粗糙度值降低率明显大于-20°前角刀具，但降低率也不是很大，切削速度的变化对20°前角刀具和-20°前角刀具的加工表面质量的影响都不是很大。（4）采用较高的切削速度可显著提高切削加工效率，且不影响切削加工表面质量；采用大角度正前角刀具和大角度负前角刀具（不大于-20°）可显著提高切削加工表面质量。石墨正交切削切削力测量实验所得结论主要有：（1）石墨正交切削切削力皆是高频振荡力，具有周期波动特性，形状上看类似锯齿状。（2）20°前角刀具切削时，随着切削速度的增大，平均水平切削力呈下降趋势，但下降幅度不大，而最大水平切削力则呈上升趋势；平均垂直切削力变化不大，而最大垂直切削力则呈上升趋势。（3）0°前角刀具切削时，平均水平分力和平均垂直分力均随切削速度的增大而增大，平均垂直分力的增幅不大，但具有线性性。最大水平分力随切削速度增大的变化无规律性，而最大垂直分力则随切削速度的增大线性增大，但增幅较小。（4）-20°前角刀具切削时，平均水平分力随切削速度的增大而减小，平均垂直分力的变化则无规律性。最大水平分力和最大垂直分力随切削速度增大的变化均无规律性。（5）刀具前角与切削力关系为：平均水平分力基本随刀具前角的增大而呈线性下降趋势，而平均垂直分力则随刀具前角的增大振荡下降。平均水平分力的降低率更大。最大水平分力在刀具前角为-20°、-15°、-10°时呈缓慢增长趋势，增幅较小，之后随着刀具前角的增大基本呈线性下降趋势。最大垂直分力则随着刀具前角的增大也在振荡中下降。