石材加工中金刚石锯片磨损分析

金刚石锯片在锯切石材的过程中, 其工作状况正常与否取决于刀头的磨损状况。刀头的磨损实质上即金刚石的磨损与胎体的磨损。金刚石与胎体的磨损与锯切参数和石材性质有密切关系, 但后者是不可控因素。锯切参数的选择涉及刀头上金刚石承受的切削力。因此, 研究分析金刚石在锯片锯切石材过程中刀头上金刚石与胎体的磨损机理, 对于金刚石锯片的设计与选用都具有实际意义。

金刚石的磨损机理

金刚石锯片锯切石材的过程即锯片与石材之间的相对运动。在切削力的作用下, 刀头上的金刚石以其极高的硬度刻入石材, 并随着锯片的旋转与进给而不断地对石材进行高速刮削才能有效地进行锯切。若锯切参数选择不当, 切削力不足以使金刚石刻入石材, 而随锯片高速旋转与石材相对摩擦, 往往使金刚石磨钝而弱化刮削石材的作用。此时, 若冷却液不足则更加促使金刚石受热损坏, 最终使锯片失去锯切作用。

金刚石刻入石材的深度大致与切削力成正比关系。为了达到足够的刻入深度, 在实践中通常是在一定的锯片转速下加大进给速度。但是若切削力过大,超过了金刚石所能承受的应力, 则可能使金刚石产生裂纹甚至破碎而从胎体上脱落, 导致胎体直接与石材相对摩擦, 此时锯片也会失去锯切能力。

从另一方面说, 为了获得较好的锯切效率, 金刚石刻入石材的深度不能过小, 需要金刚石锯片保持适当的周速与进给速度, 使刀头上每颗金刚石受力适中。影响金刚石受力的因素除了锯切参数之外, 还有被锯切石材的性质、金刚石的性能( 主要是抗压强度和热稳定性) 以及刀头的技术参数, 包括金刚石的粒度与浓度以及胎体的硬度。

从分析金刚石锯片锯切石材过程中的磨损状况不难看出, 提高金刚石锯片锯切石材的效率有许多问题值得研究, 比如关于锯切速度。在锯切混凝土时, 金刚石锯片的周速可达到45m/ s, 而锯切石材时, 锯片的周速远未达到此值, 一般周速在30m/ s 左右。因此,有必要研究刀头的新型结构设计以改善其冷却条件。另一方面提高人造金刚石的热稳定性是一个很关键的问题。

金刚石锯片要达到较长的使用寿命和较高的锯切速度, 从金刚石的磨损机理来说, 磨出平面的磨损方式与出现裂纹甚至破裂的磨损方式之间应达到最佳平衡; 从胎体的磨损机理来说, 材料的选择以及材料之间应达到最佳配比。