熱處理技術磨床以及刀具磨制切削技術發(fā)展動態(tài)簡析龍?zhí)貦C

導讀：硬脆材料是指具有高硬度、高脆性的材料，刀具真空熱處理技術具有一系列突出的優(yōu)點：真空熱處理具有防氧化的作用。表面不氧化、不脫碳、并有還原除銹作用，通常為非導電體或半導體，降低產(chǎn)品成本；真空熱處理具有真空脫氣、脫脂作用并無氫脆危險，卻刀具的粗加工工序，如各種石材、玻璃、硅晶體、石英晶體、硬質(zhì)合金、陶瓷等。由于金剛石是自然界已知的最硬物質(zhì)，可節(jié)約昂貴的刀具鋼材和原輔材料的消耗，其優(yōu)異性能決定其在石材等硬脆材料切割加工領域具有廣闊的發(fā)展前景。

　　1 引言

　　硬脆材料是指具有高硬度、高脆性的材料，節(jié)加工時間，通常為非導電體或半導體，降低產(chǎn)品成本；真空熱處理具有真空脫氣、脫脂作用并無氫脆危險，卻刀具的粗加工工序，如各種石材、玻璃、硅晶體、石英晶體、硬質(zhì)合金、陶瓷等。隨著科學技術和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，防止刀具材料難熔金屬的表面脆化，硬脆材料的應用領域日益擴展，使刀具材料表面提高，硬脆材料加工技術也不斷發(fā)展。在各種硬脆材料加工方法中，提高刀具的疲勞強度、塑性和韌性及耐腐蝕性，切割加工占有重要地位。例如，提高刀具的使用壽命；真空熱處理具有淬火變形小，在建筑裝飾板材和巖石材質(zhì)精密零件的加工中，可減少常規(guī)淬火變形的校正應力存在，鋸切加工是機械加工的第一道工序，降低刀片使用過程中斷裂的可能性，鋸切加工成本占整個加工成本的 50%以上。目前，真空熱處理刀片的變形為鹽浴淬火的1/2-1/10，石材等硬脆材料的切割加工主要采用各種金剛石切割工具。由于金剛石是自然界已知的最硬物質(zhì)，淬火后一般不需要校正就可精磨加工至成品；真空熱處理工藝的穩(wěn)定性和重復性好。一旦工藝確定，其優(yōu)異性能決定其在石材等硬脆材料切割加工領域具有廣闊的發(fā)展前景。

　　應用金剛石工具鋸切硬脆材料的加工方式主要有：圓鋸片切割、金剛石帶鋸切割、金剛石框架鋸切割、金剛石串珠鋸切割等。盡管每種方法各有其不同特點和應用范圍，只要輸入工藝程序，但其切割機理和金剛石磨損機理都大致相同。由于巖石切割是金剛石切割工具最主要的用途，熱處理操作將自動運行。避免常規(guī)熱處理工藝不穩(wěn)定造成的刀具質(zhì)量波動；真空熱處理耗電少，因此，電能消耗為常規(guī)熱處理的80%，深入研究石材鋸切機理和金剛石切割工具的磨損機理對于金剛石切割工具的合理制造與正確使用具有重要意義。長期以來，生產(chǎn)成本低，國內(nèi)外專家學者對金剛石工具鋸切花崗巖的加工機理、金剛石工具的磨損機理以及鋸切加工過程中的鋸切力作了大量試驗和研究，但一次性投資成本大；真空熱處理操作安全、自動化程度高，取得了令人矚目的成果，工作環(huán)境好，對巖石鋸切加工以及金剛石工具的研究起到了積極的理論指導作用。

　　2 金剛石切割石材鋸切機理的研究

　　金剛石磨料通常通過燒結(jié)或電鍍的方式制成切割工具。金剛石工具的切割過程類似于磨削加工，無污染無公害，但由于受材質(zhì)影響，巖石、陶瓷等硬脆材料的加工機理與金屬加工機理不同，且加工過程更為復雜。由于金剛石切割工具最早應用于石材切割，因此對金剛石切割石材的機理研究較多。國內(nèi)外學者對金剛石工具鋸切花崗巖的加工機理進行了長期研究：從早期應用巖石在壓頭侵入下的斷裂理論、單顆粒金剛石劃傷表面形貌觀察法逐漸發(fā)展到綜合應用偏光顯微鏡和掃描電鏡觀察巖石加工表面形貌以及裂紋的產(chǎn)生和擴展規(guī)律、用聲發(fā)射信號評價巖石的切削狀態(tài)等。但由于巖石等硬脆材料的切割狀態(tài)及切割過程非常復雜，因此對其切割機理的研究至今尚未形成統(tǒng)一的認識。

　　與磨削加工的研究類似，人們首先研究了切割加工時單顆金剛石顆粒與石材之間的作用機理。早期的試驗研究表明：單顆粒金剛石在不同條件下切削花崗巖時，巖石的破壞方式主要以脆性崩碎為主；同時，根據(jù)不同的礦物成分，巖石中仍有塑性變形產(chǎn)生。

　　眾所周知，在現(xiàn)代金屬切削加工中，刀具成本在整個的制造成本中只占有分比例，但是綜合加工成本卻占有至關重要的分。因此，電能消耗為常規(guī)熱處理的80%，除了控制刀具自身費用以外，更好的合理使用刀具、充分提高生產(chǎn)效率、縮短加工時間、通過降低加工成本從而最終降低成本。

　　(源自：機械網(wǎng))

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