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金剛石切割石材鋸切機(jī)理研究

硬脆材料是指具有高硬度、高脆性的材料，通常為非導(dǎo)電體或半導(dǎo)體，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(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，硬脆材料的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)展，硬脆材料加工技術(shù)也不斷發(fā)展。在各種硬脆材料加工方法中，切割加工占有重要地位。例如，在建筑裝飾板材和巖石材質(zhì)精密零部件的加工中，鋸切加工是機(jī)械加工的第一道工序，鋸切加工成本占整個(gè)加工成本的50%以上。

目前，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)，其優(yōu)異性能決定其在石材等硬脆材料切割加工領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。應(yīng)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(diǎn)和應(yīng)用范圍，但其切割機(jī)理和金剛石磨損機(jī)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，因此，深入研究石材鋸切機(jī)理和金剛石切割工具的磨損機(jī)理對(duì)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(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)金剛石工具鋸切花崗巖的加工機(jī)理、金剛石工具的磨損機(jī)理以及鋸切加工過(guò)程中的鋸切力作了大量試驗(yàn)和研究，取得了令人矚目的成果，對(duì)巖石鋸切加工以及金剛石工具的研究開(kāi)發(fā)起到了積極的理論指導(dǎo)作用。

金剛石切割石材鋸切機(jī)理的研究

金剛石磨料通常通過(guò)燒結(jié)或電鍍的方式制成切割工具。金剛石工具的切割過(guò)程類似于磨削加工，但由于受材質(zhì)影響，巖石、陶瓷等硬脆材料的加工機(jī)理與金屬加工機(jī)理不同，且加工過(guò)程更為復(fù)雜。由于金剛石切割工具最早應(yīng)用于石材切割，因此對(duì)金剛石切割石材的機(jī)理研究較多。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)金剛石工具鋸切花崗巖的加工機(jī)理進(jìn)行了長(zhǎng)期研究：從早期應(yīng)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(yīng)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(kuò)展規(guī)律、用聲發(fā)射信號(hào)評(píng)價(jià)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(guò)程非常復(fù)雜，因此對(duì)其切割機(jī)理的研究至今尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。

與磨削加工的研究類似，人們首先研究了切割加工時(shí)單顆金剛石顆粒與石材之間的作用機(jī)理。早期的試驗(yàn)研究表明：?jiǎn)晤w粒金剛石在不同條件下切削花崗巖時(shí)，巖石的破壞方式主要以脆性崩碎為主；同時(shí)，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(gè)的制造成本中只占有部分比例，但是綜合加工成本卻占有至關(guān)重要的部分。因此，除了控制刀具自身費(fèi)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(shí)間、通過(guò)降低加工成本從而最終降低成本。