金剛石在石材加工中的應用介紹

　　為進一步提高生產率，各種研究集中在改進石材加工工藝的經濟性上，除了改進材料的產出并減少廢料的成本之外，金剛石生產商，機床制造商和工具制造商為增加機床的生產能力和工具的匹配進行了大量的研究。其中的一項研究找出了目前大理石加工機床的生產能力達到的水平。歐洲現使用的最高效率的花崗石鋸機的生產效率水平只相當于大理石加工達到水平的約4%。一般說來，當切深大于25mm之后，用于加工花崗石則可能性不大，因為這會導致大量發熱和金剛石工具過載。
　　由金剛石生產商，金剛石工具制造商，機床制造商，鋸片基體生產商和一個研究所組成的歐洲伙伴國際組織，開始研究給石材加工工藝帶來一個新天地的計劃。重點放在尋求解決問題的途徑，以及技術，經濟和環境的綜合評價，以及問題的逼近。這一計劃的目標是開發加工系統的各子系統，使之滿足深切的條件下的需要，即切深范圍從100～300mm。它包括一種高效的金剛石圓鋸片，以及為工具和工件接口處提供潤滑的經改進系統，以便保證長時間穩定地工作。因為這對一個高度自動化的加工是基本的要求。研究工作分二個階段進行：
1，進行實驗室試驗，以便得到一些基礎性的信息（材料的性能，切削力，溫度和振動），作為機床和工具設計時應達到的必須改進的基礎數據。
2，在第一階段數據的基礎上進行工具和機床部件（鋸片結塊，潤滑和修整系統）的開發。在第一階段，本項目設計的關鍵之一就是使用小鋸片模擬，以便考察加工的力，在工具和工件的接口處（磨削區）的溫度，以及振動特性。當使用小鋸片的時候，系統特性與工業應用中實際使用條件特性必須相匹配，這一點是至關重要的。為滿足這一要求，許多作者提出了各種鋸切模型，系統中的兩個主要變量得到公認，即切削速度（Vc）和切割深度（ae）。使用這些參數和有關工具幾何尺寸的信息，就能提出一個圓鋸片鋸切時的簡化模型公式。
heq=aeVft/Vcλ
使用這種公式能夠再現工業應用中正常情況下相近的條件和力。
深鋸切條件下的切割溫度和切削力的測量。
　　用小型實驗室試驗實施深鋸切，以便測量在切削區產生的熱和切削力。這一信息對于確定大型生產型鋸機的潤滑裝備和預測金剛石工具在加工過程中可能承受的切削力是必須的。使用了高強度的金剛石，其粒度為30/40，每克拉顆粒數為660±30粒。首先鋸切了中等硬度的意大利花崗石，接著又鋸切了更難加工的印度紅花崗石，這是一種最難切的材料之一。在鋸切試驗中，鋸切深度保持為90mm，調整送進速度，使之在最溫和的切割條件100cm2/min與最惡劣的條件600cm2/min之間改變。這一條件可滿足工業生產設定的380cm2/min到1000cm2/min的生產效率。得到了溫度測量結果。正如所預料的，隨鋸切效率的提高產生的切削溫度也在上升，但即使在最高的速度下，產生的切削溫度仍然低于200℃。使用測力計測量加工中的法向力和切向力，給鋸機設計和最大尺寸的工具規格的開發提供幫助。切削力的分析和金剛石磨損過程的考察則確定在其工藝范圍內應在那一段上進行工作。這是保持金剛石均勻磨損和調整金剛石用來完成材料的切削所需的暴露高度的關鍵。
花崗石深鋸的加工要求
　　在第一階段得到的信息的基礎上，確定與深鋸切工藝相關的專門設計的加工設備。考慮金剛石鋸片的設計，重點檢查下列工具設計要求。工具的規格和加工的條件必須保證達到材料切除率和金剛石暴露高度相匹配時實現的磨屑厚度。在深鋸的條件下不同于切屑厚度太小的情況，關心的主要方面在于，如果切削參數相過大，則切屑的厚度將會超過金剛石的暴露高度。在本例中，由于金剛石顆粒顯示出過大的脆性，將會導致工件與結合劑之間的間隙不足，發生災難性失敗。這將引起法向力的增加，造成工具的災難性的失敗。項目計劃的另一方面，重點是機床穩定性，潤滑的動力等各種要求，這些則要到深鋸機最后組裝時再考慮。