新型自润滑金刚石锯片的锯切力特征研究
金刚石框架锯锯切研究_1_锯切加工运动学分析_王成勇.
国家自然科学基金、国家留学基金委员会、教育部留学回国人员启动基金资助(59675062金刚石框架锯锯切研究(1锯切加工运动学分析*510090 (广州广东工业大学机电工程学院王成勇樊晶明魏昕摘要金刚石水平式框架锯锯切是在大面积大理石板材加工中占主导地位的加工工艺。
在金刚石框架锯锯切中的加工运动学锯切破碎过程、锯切力、锯切结块磨损、锯条张紧力调整、锯切可加工性评定等问题,均是实现高效率低成本地加工出高质量石材大板的关键。
本文首先阐述了金刚石框架锯锯切过程中的运动学问题,提出了单颗粒金刚石在锯切加工过程中同石材接触的运动模型,以及结块和锯条平均切削厚度的概念;分析了金刚石结块同石材侧表面的接触面积和金刚石结块顶面同石材接触面积的变化特征,为研究锯切过程中的各种现象打下了理论基础。
主题词金刚石框架锯锯切加工中图分类号:TH33ABSTRAC T The frame sa wing move ment consists of horizontal cutting and vertical feed.The equations to describe this process are given.The models of cutting depth and cutting movement trace of single diamond grit,single segment and total blade are presented.The contact area between segment and stone is analyzed.Some factors that affect the contact area are also discussed.KEYW ORDS diamond,frame sa w blade,cutting 1 前言在天然石板材加工中,技术的进步带来的变革是巨大的。
金刚石锯片铜基节块的组织与力学性能
金刚石锯片铜基节块的组织与力学性能摘要：金刚石锯片铜基节块广泛应用于切割各种硬质材料中。
本文对金刚石锯片铜基节块的组织与力学性能进行了研究。
结果表明，该材料具有高硬度、高耐磨性和良好的切削性能，能够满足金刚石锯片的高强度和高耐久性的要求。
同时，通过光学显微镜和扫描电子显微镜的观察，得到了金刚石颗粒与铜基质之间的结合形式以及金刚石颗粒在铜基质中的分布情况。
此外，通过力学测试，分析了金刚石锯片铜基节块的力学性能。
结果表明，该材料的硬度、弹性模量、抗拉强度和抗弯强度等性能均较好，为其在切割过程中的高强度和高速度提供了支持。
关键词：金刚石锯片；铜基节块；组织结构；力学性能正文：一、引言金刚石锯片铜基节块是一种常见的切割材料，广泛应用于切割各种硬质材料中，如石英、陶瓷、钨钢等。
其主要优点是具有高硬度、高耐磨性和良好的切削性能，能够满足金刚石锯片的高强度和高耐久性的要求。
然而，金刚石锯片铜基节块的组织结构和力学性能对其应用性能有着重要的影响。
因此，本文对金刚石锯片铜基节块的组织结构和力学性能进行了研究，旨在为其应用提供理论支持和技术指导。
二、材料和方法本研究选用了一种金刚石锯片铜基节块作为研究对象。
该样品的尺寸为20mm×10mm×1.5mm，通过常规的高温铸造法制备而成。
样品切片后采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察其组织结构，探究金刚石颗粒与铜基质之间的结合形式以及金刚石颗粒在铜基质中的分布情况。
同时，通过力学测试，分析了金刚石锯片铜基节块的硬度、弹性模量、抗拉强度和抗弯强度等性能。
三、结果和讨论3.1 组织结构图1为金刚石锯片铜基节块的光学显微镜照片。
其中，黑色的点状物就是金刚石颗粒，而红色区域则是铜基质。
可以看出，金刚石颗粒与铜基质之间的结合紧密，没有明显的裂纹和孔隙。
同时，可以看出金刚石颗粒在铜基质中的分布较为均匀，没有呈现出明显的聚集现象。
图1 金刚石锯片铜基节块的光学显微镜照片为了进一步观察金刚石颗粒与铜基质之间的结合情况，本研究采用扫描电子显微镜对样品进行了观察。
2015.10。15.r金刚石线锯研究与分析
固结磨料金刚石线锯研究进展代晓南1.2栗正新1.2（1河南工业大学材料科学与工程学院2高温耐磨材料河南省实验室郑州450001 ）摘要：固结磨粒金刚石线锯是一种比较新颖的精密高效加工工具，其利用特定工艺把金刚石磨粒固结在基体表面。
该线锯比游离磨粒线锯的耐磨性更高，同时可以承受较大的切削力及较长的切削时间。
根据制备过程中结合剂不同，有树脂结合剂金刚石线锯、钎焊金刚石线锯、电镀金刚石线锯等。
不同种类的线锯又有不同的优缺点，适合不同的应用途径，本文就这些不同种类的金刚石线锯做了相应的综述，总结了其各自的制作工艺、使用现状、研究成果、发展前景。
关键词：固结磨料金刚石线锯树脂钎焊电镀Consolidation Abrasive Diamond Wire Saw is Reviewed Abstract: Consolidation of abrasive diamond wire saw is a new development in recent years, a relatively precise and efficient processing tools, using a process to diamond grits firmly consolidated on the surface of the substrate, wire saw, sawing the line than the original free abrasive wire saw has higher wear resistance, and can withstand larger cutting force and cutting a long time. According to the different binder with resin bonded diamond wire saw, brazing diamond wire saw, electroplated diamond wire saw, etc. Different processing technology of wire saw have different advantages and disadvantages, suitable for different applications, in this paper, the different types of diamond wire saw do the corresponding analysis, summed up their respective production craft, the use present situation, the research and development prospects.Key words: Consolidation abrasive Diamond wire saw Resin BrazeElectroplate1.引言近年来由于光伏、半导体等行业发展迅速，对单晶硅片、蓝宝石等贵重硬脆材料的需求量越来越大，不但对这些硬脆材料的加工质量要求越来越高，而且对降低加工过程中材料损耗的要求也越来越高。
石材锯切机理与金刚石工具磨损机理的研究现状
石材锯切机理与金刚石工具磨损机理的研究现状1 引言硬脆材料是指具有高硬度、高脆性的材料，通常为非导电体或半导体，如各种石材、玻璃、硅晶体、石英晶体、硬质合金、陶瓷等。
随着科学技术和现代工业的发展，硬脆材料的应用领域日益扩展，硬脆材料加工技术也不断发展。
在各种硬脆材料加工方法中，切割加工占有重要地位。
例如，在建筑装饰板材和岩石材质精密零部件的加工中，锯切加工是机械加工的第一道工序，锯切加工成本占整个加工成本的50%以上。
目前，石材等硬脆材料的切割加工主要采用各种金刚石切割工具。
由于金刚石是自然界已知的最硬物质，其优异性能决定其在石材等硬脆材料切割加工领域具有广阔的发展前景。
应用金刚石工具锯切硬脆材料的加工方式主要有：圆锯片切割、金刚石带锯切割、金刚石框架锯切割、金刚石串珠锯切割等。
尽管每种方法各有其不同特点和应用范围，但其切割机理和金刚石磨损机理都大致相同。
由于岩石切割是金刚石切割工具最主要的用途，因此，深入研究石材锯切机理和金刚石切割工具的磨损机理对于金刚石切割工具的合理制造与正确使用具有重要意义。
长期以来，国内外专家学者对金刚石工具锯切花岗岩的加工机理、金刚石工具的磨损机理以及锯切加工过程中的锯切力作了大量试验和研究，取得了令人瞩目的成果，对岩石锯切加工以及金刚石工具的研究开发起到了积极的理论指导作用。
2 金刚石切割石材锯切机理的研究金刚石磨料通常通过烧结或电镀的方式制成切割工具。
金刚石工具的切割过程类似于磨削加工，但由于受材质影响，岩石、陶瓷等硬脆材料的加工机理与金属加工机理不同，且加工过程更为复杂。
由于金刚石切割工具最早应用于石材切割，因此对金刚石切割石材的机理研究较多。
国内外学者对金刚石工具锯切花岗岩的加工机理进行了长期研究：从早期应用岩石在压头侵入下的断裂理论、单颗粒金刚石划伤表面形貌观察法逐渐发展到综合应用偏光显微镜和扫描电镜观察岩石加工表面形貌以及裂纹的产生和扩展规律、用声发射信号评价岩石的切削状态等。
金刚石锯片标准
金刚石锯片标准金刚石锯片是一种常用于切割石材、混凝土和金属等硬质材料的工具。
它的高硬度、耐磨性和耐高温性能使其成为工业领域中重要的切割工具。
为了确保金刚石锯片的质量和性能，制定了一系列的金刚石锯片标准。
一、金刚石锯片的分类根据不同的切割对象和切割方式，金刚石锯片可分为石材切割锯片、混凝土切割锯片和金属切割锯片等。
每种类型的锯片都有相应的标准来规定其材料、结构、尺寸和性能等要求。
二、金刚石锯片的材料金刚石锯片的主要材料是金刚石和金属粉末。
金刚石是一种硬度极高的矿物，具有优异的切割能力。
而金属粉末则起到了增强金刚石与基体的结合力和提高锯片的强度的作用。
根据不同的切割对象，金刚石锯片的金刚石颗粒大小和金属粉末比例也会有所不同。
三、金刚石锯片的结构金刚石锯片的结构包括刀片、刀芯和刀片与刀芯的焊接部分。
刀片是用来进行切割的部分，其上覆盖着金刚石颗粒。
刀芯是刀片的支撑部分，由金属材料制成。
刀片与刀芯的焊接部分则需要具有良好的焊接强度和稳定性。
四、金刚石锯片的尺寸金刚石锯片的尺寸包括外径、内径、厚度和切割层厚度等。
外径决定了锯片的切割直径，内径则与切割机座的匹配有关。
厚度和切割层厚度则会影响到切割速度和切割质量。
五、金刚石锯片的性能要求金刚石锯片的性能要求包括切割能力、切割效率、寿命、安全性和环保性等。
切割能力是指锯片在切割硬质材料时的切削力和切割效果。
切割效率是指锯片在单位时间内切割的材料量。
寿命是指锯片在正常使用条件下的使用寿命。
安全性是指锯片在使用过程中是否会产生飞溅、断裂等安全隐患。
环保性则是指锯片在制作和使用过程中是否符合环保要求。
六、金刚石锯片的质量检验金刚石锯片的质量检验包括外观检查、尺寸检查、性能检测和寿命测试等。
外观检查主要是检查锯片的表面是否存在损伤、裂纹等缺陷。
尺寸检查则是通过测量锯片的外径、内径、厚度等尺寸来验证其是否符合标准要求。
性能检测包括切割能力、切割效率和安全性等方面的测试。
寿命测试则是通过模拟实际使用条件来评估锯片的使用寿命。
金刚石锯片使用性能影响因素探究
导语：目前人造金刚石单晶60%以上用于石材加工，巨大的石材市场刺激了金刚石工具制造业的迅猛发展。
作为金刚石工具首要代表的金刚石圆锯片，其切割性能和质量已成为业界关注的焦点，那么如何判断金刚石锯片的切割性能，又如何确保和提高金刚石锯片的使用性能呢？且看银天专家团队为您支招。
金刚石锯片切割性能存在杀手银天专家提醒石材加工商们依石选刀湖北银天（集团）公司产品课题组金刚石是世界上最硬的物质，它的莫氏硬度为10，而石材中最硬的成分石英莫氏硬度为7，所以运用天然金刚石单晶或人造金刚石单晶，加工制造石材切割工具，是目前最理想的方法。
目前人造金刚石单晶60%以上被用于石材加工，并且随着城市建设规模和建筑行业的不断壮大，对石材的需求与日巨增，对石材品质的要求也越来越高。
巨大的石材市场刺激了对金刚石工具的需求，使石材用金刚石工具的研发和生产加工，得到迅猛发展。
（一）三项指标判定金刚石锯片的切割性能金刚石工具制造商们，按照各自独特的配方，把金刚石颗粒与辅助金属粉末按一定配比巧妙地混合后，再烧结成金刚石结块，俗称刀头。
然后，把刀头焊接在圆形钢制基体上，制作成金刚石圆锯片。
金刚石锯片的切割性能，受制于基体的性能，刀头原材料的选用，以及胎体与金刚石颗粒的匹配性，即金刚石刀头配方。
评价金刚石圆锯片的使用性能，一般从三方面去考虑：加工质量（加工成型板材的质量）；锯切效率；锯片使用寿命。
金刚石锯片在我国大量应用近30年来，许多工程师和技术人员对它的设计和生产工艺等，进行了大量的创新和尝试，逐步提高了金刚石锯片的切割性能，降低了其使用成本。
相比之下，对影响金刚石锯片切割性能的众多因素，关注不够。
银天产品研发专家团队在实践中积累了大量的相关数据，发现影响金刚石锯片切割性能的主要因素有: 对锯片款型和刀头结构的设计，对金刚石单晶的选择，对预合金粉/辅助添加的金属粉末的选择，以及金刚石锯片的生产制造工艺流程、切割使用方法等。
（加公司图片）加工质量是判别金刚石锯片切割性能的因素之一。
如何鉴别金刚石锯片的高锋利
金刚石锯片种类繁多，大小不一，各种锯片的精度也不尽相同，即使看上去完全相同的两个锯片其性能也可能有很大差距。
在选择时必须要学会鉴别锯片，而鉴别的方式见仁见智。
要想真正鉴别以及去评判金刚石刀片是否锋利耐磨，对于不懂行的用户们、贸易商们，千万不能因光鲜外表而迷惑，或是简单地去看刀头刀头厚薄与高度差、外圆是否平整是不科学的。
单从外观肯定是一次热压或者冷压锯片胜出，多数厂家不会在锯片的说明中标明冷压或者热压锯片，普通用户怎么区分呢?热或冷压锯片一般在基体和刀头的过渡位置没有明显的焊接线，从锯片的立面仔细看，可以看到基体有部分镶嵌在刀头的胎体中，由于基体二次受热变形，基体表面很容易氧化，原来的金属质感显露不出来，所以厂家就用深色鲜艳底漆罩住氧化了的基体。
真正好的锯片就是要具备高锋利和耐用的特点。
高锋利就是要求刀头的金刚石出刃快，金刚石能明显突露，这一点电镀工艺的金刚石锯片是做得最好的，而要从外观看是否耐用的锯片就比较复杂和专业，这一点也是一些锯片生产厂家最头疼的问题。
决定锯片使用寿命的主要是刀头胎体对金刚石的把持力和金刚石的品级。
可想而知，把持力低了，金刚石在锯切过程中就脱落下来，其寿命当然就低。
低品位的人工合成金刚石在制造工艺过程和实际锯切过程中很容易碳化，也影响锯片的锋利与耐用。
文章来源：金刚石锯片/。
金刚石锯片切割性的评价方法和检测系统的研制
2. 1 金刚石锯片试验机 金刚石锯片试验机包括切割机本体和电控设备。
切割机实现加工对象 ( 如大理石, 花岗石板材, 陶瓷, 混 凝土板材等 ) 的安装与切割, 主要包括导轨、主电机、纵 向给进系统、横向给进系统。电控系统控制切割机, 实 现给进速度和试验锯片转速的无级调速, 以满足不同 加工对象对切割线速度和给进速度的要求。试验中, 对于不同的金刚石锯片, 可以选择特定的锯片转速和 给进速度进行比较; 对于同一个锯片, 可以选择不同的 锯片转速和给进速度作为变量进行试验研究。
2. 3 数据处理系统
数据处理系统由计算机及相关软件完成。软件部 分用 L abV IEW 编程完成。该系统主程序包括数据读 取、数据处理、数据储存和回调几个部分。 2. 3. 1 数据读取
数据读取的目的就是 为了得到硬件中 的实时数 据。 LabV IEW 采用发指 令的方式通过 串口与硬件设 备进行通讯。一般过程是: 配置串口、打开串口、配置 缓冲区大小、写入指令、读取数据、关闭串口等。其中 最关键的是串口配 置、写入指 令与读取数据, 串口配 置: 设定与硬件相应的串口名、波特率、位数、停止位、 校验位等; 写入指令: 根据自己的需要向硬件发出特定 的指令, 以便硬件做出正确的应答, 得到准确的数据; 数据读取: 把ห้องสมุดไป่ตู้件返回的数据读取到程序中来以便进 一步处理。 2. 3. 2 数据处理
2 金刚石锯片切割性能检测系统
该金刚石锯片切 割性能检测系统 由三大部分 组 成: 金刚石锯片试验机、数据采集系统、数据分析系统, 性能参数见表 2。
该系统能对不同规格、不同类型的金刚石锯片的 切割性能进行实际测试, 通过专门的传感装置、电控系 统、数据处理和显示系统对锯片实际锯切性能, 如对锯 片转速 ( 锯片线速度 ) 、给进速度、给进力的大小、切割 噪声等参数进行直接测试, 科学地反应锯片的切割性 能、锋利度和切割寿命等。通过该试验机的试验, 对锯 片刀头配方设计提供科学指导, 对金刚石和胎体粉末 的性能、品质、烧结效果作一科学评判。同时, 石材厂 家可以根据加工对象, 对锯切工艺参数进行科学调整, 专业锯片厂家可根据石材等加工对象的不同及时调整 配方, 提高产品的现场适应能力。
金刚石线锯切割硬脆材料的表面形貌仿真和实验
金刚石线锯切割硬脆材料的表面形貌仿真和实验硬脆材料具有高强度、高硬度、隔热性好和化学稳定性好等优点,同时也耐高温和腐蚀,因此它的应用越来越广泛,对脆性材料的晶片表面质量要求也越来越高。
但由于脆性高、塑性和断裂韧性低等原因,导致脆性材料的加工非常困难。
金刚石线锯切割是一种新兴的、能有效切割硬脆材料的加工方法,其具有较低的成本、锯口损耗与环境污染,同时可以获得更窄的切缝,因此已经成为发展最快、被使用最多的一种硬脆材料切割方法。
在金刚石线锯切割加工中,影响脆性材料晶片表面质量的因素很多,如线锯速度、工件的进给即线锯的张力等。
本文以固结金刚石磨粒线锯的往复式切割过程为背景,分析晶片表面形貌的生成,进行仿真和实验研究。
分析了金刚石线锯的往复式切割过程,为了简化仿真过程,将单颗磨粒简化成圆锥体,将在线锯上分布无规律的磨粒简化为磨粒磁盘;分析了晶片表面形貌产生的机理,并建立了相应的数学模型,对线锯换向而导致的晶片表面波纹进行了仿真。
根据线锯换向周期,获得了晶片表面波纹的变化规律;用线锯上最终形成工件表面的微弧来解释表面的成因并预测其形状;结合磨粒磁盘运动特点,推导出磨粒运动的数学表达式,使用Matlab软件模拟线锯上磨粒的运动轨迹,建立切割过程中磨粒轨迹的数学模型。
仿真与实验结果的对比,获得了线锯速度和工件进给速度对工件表面形貌的影响。
在线锯速度不变的情况下,表面的波纹宽度会随着工件进给速度的增大而增加;而波纹的深度会随着线锯速度的增大而增大,并分析了仿真和实验之间的误差。
证明了仿真方法能有效的预测表面形貌随加工参数的变化趋势。
分析了往复式线锯切割硬脆材料时这些因素对成品表面质量和形貌的影响。
再使用响应曲面法(RSM)对多个加工因素建立模型,通过相关试验数据拟合模型系数,得到了响应函数的具体表达式并验证了模型的可靠性。
通过研究与探讨加工参数对表面质量的影响,进一步优化了工艺参数。
金刚石线锯超声振动切割SiC锯切力的实验研究
中图分 类 号 ： Ｇ ３ Ｔ ７ ７ Ｔ ７ ２。 Ｇ １
文 献标 志码 ： Ａ
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特别适合加工硬脆材料 ， 具有锯 切力小、 加工精度
收 稿 日期 ： ０ １１ —６ ２ １ —０１
基金项 目：国家 自然科 学基 金资助项 目（ １７ ４０ ； ５ １５２ ） 陕西 省教育厅 项 目（ １Ｋ ８ ９ １ Ｊ０ ４ ； 西省科 学技术研 究发展 １Ｊ ０ ４ ，１Ｓ ７ ） 陕
降噪减振金刚石圆锯片的动态特性及锯片微观失效机理实验研究
降噪减振金刚石圆锯片的动态特性及锯片微观失效机理实验研究混凝土锯切过程包含了周期动载荷、热应力、流体动力及热传导，因而会产生强烈的周期振动和刺耳的噪音，同时大大削弱了锯片的使用寿命和锯切加工质量。
本文采用课题组自行设计并经过有限元分析优选的降噪减振锯片进行干切削混凝土的实验，并对典型失效锯片进行微观失效机理研究。
1．通过实时动态测量多孔结构锯片干切削3种混凝土的切削力、声发射、噪声、振动信号并与普通结构锯片相比较。
实验结果表明：声发射波形与锯切力的波形有较好的相似性，特别是与垂直锯切力(主切削力)的相似性最好。
振动信号的波形与噪声信号波形有较好的相似性，说明锯片基体的共振是锯切过程的主噪声源；同时振动与噪声信号在频域的分布主要跟锯片旋转速度有关，随着旋转速度的增大，振动噪声信号在频域的分布越加分散。
多孔结构锯片的综合锯切性能优于普通锯片，在降噪方面效果尤为显著，其中又以B3锯片最优，B2次之，B1最差。
B3锯片最适合高速(26m／s)，中进给(600mm／min)，大切深(30mm)锯切C30混凝土；B2锯片最适合高速(26m／s)，中进给(600mm／min)，中切深(30mm)锯切C35混凝土。
2．通过实时动态测量组合结构锯片干切削3种混凝土的切削力、声发射、噪声、振动信号并与普通结构锯片相比较。
实验结果表明：组合结构锯片的综合锯切性能优于普通锯片，组合结构锯片不仅能够有效的减小锯切噪音，而且改善锯切过程振动。
其中又以B8锯片最优，B9次之，B7最差。
B7锯片最适合中速(16m／s)，中进给(600mm／min)，大切深(30mm)锯切C30混凝土；B8锯片最适合高速(26m／s)，大进给(700mm／min)，大切深(30mm)锯切C25混凝土；B9锯片最适合高速(26m／s)，小进给(400mm／min)，小切深(10mm)锯切C35混凝土。
3．采用扫描电镜(SEM)和体视显微镜对典型失效形式的金刚石锯片基体表面的组织结构观察分析，研究了锯片基体的微观失效机理。