石材工藝學(xué)笫五章石材的加工工具與使用技術(shù)-PPT課件

1、笫5章石材的加工工具與使用技術(shù)5.1 金剛石工具的結(jié)構(gòu)類型與技術(shù)性能5.2金剛石工具的冷卻潤(rùn)滑技術(shù)5.3金剛石圓鋸片的選用原則5.4磨料與磨具5.5 磨具的選用 5.1金剛石工具的結(jié)構(gòu)類型與技術(shù)性能一.人造金剛石的品種與用途品種代號(hào)粒度用途窄范圍（粒度號(hào)-目） 寬范圍（目） RVD60/70325/40060/80270/400樹(shù)脂、陶瓷結(jié)合劑磨具或研磨用MBD50/60325/40060/80270/400金屬結(jié)合劑磨具、電鍍制品鉆探工具或研磨用。SCD60/70325/40060/80270/400鋼或鋼和硬質(zhì)合金組合件等SMD16/1860/7016/2060/80鋸切、鉆探及修正工具等

2、。DMD16/1860/7016/2040/50修正工具或其他單粒工具等。20/25，基本粒為710m；25/30，基本粒為600m。而30/35，基本粒為500m；35/40，基本粒為425m， 40/50，425/355m；50/60，300/250；60/70；250/212；70/80，212/180；80/100，180/150二.金剛石顆粒性質(zhì)我國(guó)的金剛石抗壓強(qiáng)度是指單粒金剛石在靜壓作用下，破碎時(shí)的負(fù)荷值，以N表示。一般而言，RVD系列金剛石強(qiáng)度為2kgf左右,MBD系列金剛石強(qiáng)度為2.416.2kgf，SMD系列金剛石強(qiáng)度為1093.8kgf,DMD系列金剛石強(qiáng)度為34.5109

3、.8kgf。 國(guó)際上主要生產(chǎn)大國(guó)如美國(guó)、南非、日本等都采用沖擊強(qiáng)度(沖擊韌性TI、熱沖擊韌性TTI)檢測(cè)來(lái)評(píng)判金剛石強(qiáng)度。 等積體是指長(zhǎng)軸與短軸之比不大于1.51 金剛石顆粒的性質(zhì)包括粒度、形貌、包裹體、沖擊強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性等 ,這些性質(zhì)決定了金剛石工具最終的使用性能。 SMD系列人造金剛石的抗壓強(qiáng)度 單位：kg/mm2 粒度品種60/8060/7050/6045/5040/5040/4535/4030/40SMDSMD25SMD30SMD35SMD40 10.011.914.316.7 19.6 10.812.915.518.1 21.2 12.815.218.321.3 25.0

4、15.118.021.525.1 29.5 16.519.623.527.4 32.2 17.821.225.429.7 34.8 21.025.030.035.0 41.0 22.927.332.738.2 44.7 MBD人造金剛石 RVD人造金剛石 金剛石晶型不規(guī)則，自銳性好，表面粗糙，與樹(shù)脂結(jié)合劑粘接牢固。MBD 金剛石晶型較不規(guī)則,透明度較好,熱穩(wěn)定性較好,抗沖擊性較好,適用于金屬結(jié)合劑制品,具有耐磨性好、雜質(zhì)含量低、強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),適用于金剛石鋸切片、金剛石地質(zhì)鉆頭、金剛石電鍍工具等。 RVG金剛石 RVG（美國(guó)GE)金剛石是根據(jù)樹(shù)脂結(jié)合劑的應(yīng)用特點(diǎn)專業(yè)制造的金剛石產(chǎn)品,

5、經(jīng)過(guò)多次磨削實(shí)驗(yàn)，是綜合考慮成本,效率,壽命的最佳選擇 淺綠色,多晶體,不規(guī)則形狀,極好的自銳性。完美的兼顧了磨削效率和使用壽命。 晶體形狀為規(guī)則、完整的六-八面體,純凈度高,有很高的強(qiáng)度、韌性和很好的熱穩(wěn)定性,抗沖擊能力強(qiáng),是中等品級(jí)含較高比例完整晶形的金剛石,雜質(zhì)少等特點(diǎn) 。 用途: 適用于制造鋸切硬質(zhì)石材的工具,如:繩鋸、帶鋸、組鋸、大鋸片等。SMD單晶系列單晶特征：體很完整、單顆?？箟簭?qiáng)度很高、韌性好、晶粒粗大用途：用以制作修整工具及其它單顆粒修整工具粒度.HXM-DMD人造金剛石SCD 顆粒形狀多為等積形,晶體表面不規(guī)則,具有一定的脆性. 適用于加工鋼和硬質(zhì)合金專用磨粒 SCD01三

6、.金剛石工具的結(jié)構(gòu)類型 1.金剛石圓鋸片 （1）金剛石圓鋸片的槽型與結(jié)構(gòu)形式無(wú)水槽圓鋸片，基體不帶水槽，外緣節(jié)塊為連續(xù)金剛石層刃口，直徑較小，一般為100300mm,鋸切時(shí)鋸縫窄，光澤度好，通常為修邊和切邊用。窄水槽圓鋸片，其基體帶窄水槽，直徑一般為200mm800mm，通常用來(lái)切邊和切小規(guī)格板材用，特別適合切削花崗巖和大理石毛光板。寬水槽圓鋸片，鋸切速度高，基體帶寬水槽，排屑、冷卻效果好，基體使用壽命長(zhǎng)。 （2）金剛石圓鋸片的存放、安裝檢測(cè)鋸片平面與工作臺(tái)面相互垂直；檢查主軸的徑向擺動(dòng)度、砝蘭盤和砝蘭盤組的端面擺動(dòng)、鋸片的端面擺動(dòng)與鋸片的平行度，其工差應(yīng)小于對(duì)應(yīng)的規(guī)定值。平放或掛在專用軸上

7、（3）預(yù)應(yīng)力處理:張力處理 鋸切過(guò)程中鋸片受周向壓應(yīng)力產(chǎn)生變形后呈“裙邊”狀，對(duì)鋸片切割質(zhì)量和使用壽命影響最大 鋸片在使用前先使鋸片基體內(nèi)部形成一分布適當(dāng)?shù)膹垜?yīng)力（適張度），力圖使該應(yīng)力能抵消鋸切過(guò)程產(chǎn)生的壓壓力，以提高鋸片軸向剛性和穩(wěn)定性，抑制鋸片的變形。上產(chǎn)生了相互壓緊力，外環(huán)受推擠力，它將抵消或大部分抵消鋸切時(shí)產(chǎn)生的環(huán)向壓壓力；內(nèi)環(huán)受壓縮力，它可抑制提高鋸片轉(zhuǎn)速后所產(chǎn)生的內(nèi)孔拉伸力破壞；滾壓區(qū)則受到外環(huán)和內(nèi)環(huán)的反作用。處理方法： 在鋸片上某一區(qū)域進(jìn)行滾壓，使該區(qū)域材料發(fā)生塑性變形，滾壓區(qū)域外材料發(fā)生彈性變形。停止?jié)L壓后，滾壓區(qū)內(nèi)的變形不可恢復(fù)，滾壓區(qū)域外材料力圖恢復(fù)至變形前位置，于是兩層

8、材料的分界面 張力處理力學(xué)模型：在鋸片上某一環(huán)形區(qū)滾壓，使該區(qū)域塑性變形 根據(jù)彈塑性理論，可推導(dǎo)出外環(huán)的應(yīng)力分布為：式中： r滾壓區(qū)（中環(huán)）外緣半徑；mm b一鋸片外緣半徑 ； mm q一單位滾壓力； Ncm2 r徑向應(yīng)力 ； Ncm2 周向應(yīng)力。 張力處理機(jī)原理 鋸片變形的微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)原理鋸片裝在帶有軸承的軸上，由自動(dòng)調(diào)節(jié)加壓系統(tǒng)加壓，使之達(dá)到所需的單位壓力q,再由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)輥帶動(dòng)鋸片旋動(dòng),鋸片帶動(dòng)加壓輥轉(zhuǎn)動(dòng),完成一周的張力滾壓運(yùn)動(dòng).檢測(cè)張力處理前的應(yīng)變的性質(zhì)與分布,就可以根據(jù)彈塑性理論求出應(yīng)力的性質(zhì)與分布2.金剛石鋸條（1）結(jié)構(gòu)與規(guī)格由長(zhǎng)2-4m，寬15-20cm的鋼帶與焊在上面

9、的金剛石刀頭組成;刀頭一般不等距排列 (消除鋸條與刀頭的共振).幻燈片 21鋼帶:65Mn 或 70Mn （2）安裝與檢測(cè)安裝前的準(zhǔn)備:計(jì)算間隔板厚度,檢查其平行度,檢查鋸條兩端的拉緊裝置等鋸條張緊:確定張緊力,先初步張緊,待全部鋸條安裝完后再進(jìn)行最后張緊安裝:先安裝好中間一根鋸條,再兩邊依次安裝其他鋸條鋸條安裝誤差的檢測(cè):檢測(cè)鋸條的水平度與垂直度（3）使用技術(shù)與工藝參數(shù)下鋸速度:花崗石3-4cm/h,軟、中硬大理石8-12cm/h開(kāi)始的下鋸速度為正常的三分之一到二分之一冷卻水適量，最好為軟、中性水3.金剛石銑磨工具 （1）類型與結(jié)構(gòu)（2）用途由基體和金剛石節(jié)塊組成分類：平面加工 異型加工 碟

10、型銑磨盤 輥式銑磨滾筒 圓盤式平面加工 異型加工企業(yè)網(wǎng)站：泉州眾志金剛石工具公司/about.html 三.鋼砂與鋸條鋸條類型與規(guī)格：孔洞型鋸條鋼砂：粒徑、硬度、韌性和耐磨性普通平板式鋼帶鋸條 溝紋型鋸條：厚度3.5-5mm，寬度90-120mm，長(zhǎng)度3500-4500mm，溝紋深度0.2mm，寬度14-16mm，溝紋間距140-150mm5.2金剛石工具的冷卻潤(rùn)滑技術(shù)一.冷卻潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理1.冷卻：降低界面溫度 ，防止金剛石高溫氧化2.排屑：高分子絮凝劑快速聚結(jié)石粉顆粒沉降，防止二次磨損3.潤(rùn)滑：減少基體、刀頭與石材的摩擦冷卻潤(rùn)滑劑的組成：陰離子表面活性劑（大多為高

11、分子絮凝劑脂肪酸鈉RCOONa） 礦物油使用潤(rùn)滑冷卻液可以提高鋸片刀頭的壽命和效率達(dá)到30%以上 。二. 使用條件1.有循環(huán)水系統(tǒng)及沉淀池2.要求研磨機(jī)有獨(dú)立的供排水系統(tǒng)3.水壓應(yīng)大于2MPa4.石材越硬，晶粒越大和石英含量越高，冷卻潤(rùn)滑液的作用效果越差。 刀頭石材金剛石強(qiáng)度、濃度、粒度 結(jié)合劑 硬 度 高結(jié) 構(gòu) 致 密 使用高強(qiáng)度和較低濃度的金剛石，以保證切割效率。 選用易出刃的較軟的結(jié)合劑。 硬 度 低 使用中等強(qiáng)度的金剛石、濃度略高，以保證鋸切效率和鋸片的使用壽命 選用較耐磨的結(jié)合劑以提高鋸片的使用壽命。 磨蝕性較強(qiáng) 選用高強(qiáng)度、高濃度的較粗的金剛石。 選用耐磨型的較硬的結(jié)合劑。5.3金

12、剛石圓鋸片的選用原則1.鋸片功能適應(yīng)加工石材的性能 金剛石刀頭的性能應(yīng)當(dāng)與所鋸切石材的物理、力學(xué)性能相適應(yīng)。影響金剛石圓鋸片壽命與效率因素鋸切參數(shù)、金剛石濃度與粒度、胎體（結(jié)合劑）胎體功能主要有兩個(gè)：一是“包鑲”切削元件，二是與切削元件“匹配”磨損。 刀頭用途金剛石強(qiáng)度、濃度、粒度結(jié)合劑大功率、高效率粗加工鋸切用的鋸片片 選用低濃度、高強(qiáng)度（14KG以上）、粗粒度（36#60#）的金剛石，以提高鋸切效率。選用耐磨性好的結(jié)合劑，以提高鋸片的使用壽命。 低功率、精加工切斷用的鋸片 選用46#70#的中強(qiáng)度金剛石，既可保證切割效率，又能提高切割質(zhì)量。選用出刃快的結(jié)合劑以保證切割質(zhì)量（切割面平整、不崩

13、邊掉角）。 2.幾何尺寸因素：根據(jù)切割材料的規(guī)格和質(zhì)量要求選定圓鋸片的直徑及槽型。（1）鋸片的直徑一般約為被鋸切工件的三倍，并配用適宜的砝蘭盤。（2）根據(jù)加工精度要求選定鋸片結(jié)構(gòu)形式要求鋸切表面平整光滑或加工較薄且易崩邊的石材時(shí)，應(yīng)選用窄槽型或連續(xù)型鋸片，以保證切割質(zhì)量；當(dāng)對(duì)鋸切表面要求不高或鋸切較厚的石材時(shí)，選用寬槽型鋸片可提高鋸切效率。3.設(shè)備條件：根據(jù)設(shè)備條件選用鋸片（1）偏擺超標(biāo)的或精度較差的鋸切設(shè)備，選用耐磨型結(jié)合劑，以保證鋸片的使用壽命（2）較新的、精度好的鋸切設(shè)備，可采用快速型結(jié)合劑，以提高鋸切效率；（3）線速度較低的鋸切設(shè)備宜選用耐磨型結(jié)合劑5.4磨料與磨具可用于磨削、研磨或拋

14、光的材料稱為磨料。一. 磨料的分類與性能1.磨料的分類： 按照其來(lái)源可以分為：(1)天然磨料和人造磨料:天然金剛石、石英砂、石榴子石砂、天然剛玉等；碳化硅（金剛砂）、剛玉、碳化硼、人造金剛石等（2）按照磨料的性能可以分為：普通磨料和超硬磨料。金剛石、立方氮化硼 2 .磨料必須具有的基本性能1）高硬度粗磨時(shí)比被加工件高34倍2）具備一定的韌性、有適當(dāng)?shù)目蛊扑樾约白凿J性磨料的硬度：莫氏硬度與顯微維氏硬度名 稱 莫氏硬度 金剛石 10 立方氮化硼 9.7 碳化硼 9.29.6 碳化硅 9.4單晶剛玉 9.4 6）可被加工成不同的形狀和粒度5）與被加工材料不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)4）高溫下保持固有的硬度和強(qiáng)度3

15、）磨料應(yīng)具備一定機(jī)械強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度用單顆粒測(cè)定。韌性用靜壓法測(cè)定（在定型模子中受規(guī)定壓力之后，未被壓碎顆粒所占百分率）。二. 磨料的粒度與粒度組成 磨料的粒度是指磨料的顆粒尺寸。 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB247783的規(guī)定，傳統(tǒng)磨料的粒度組成按粒度大小分為4類42號(hào)。第一類：磨料 4#80# ；第二類：磨粉 100#240# ；第三類：微粉 W63W65；第四類：精微粉 W3.5W0.5。磨料粒度號(hào)與其對(duì)應(yīng)的基本粒的尺寸范圍可查表。三 . 磨料的幾何形狀 1.磨料形狀對(duì)性能的影響 影響磨料的韌性和機(jī)械強(qiáng)度，適宜的磨料形狀能保證磨粒具有足夠的切削刃數(shù) 如等積狀、片狀、短柱狀、針狀 2.影響磨料形

16、狀的因素：化學(xué)成分及破碎方法 3.磨料形狀的測(cè)量與表示方式 形狀系數(shù)k=W實(shí)際/W理想W實(shí)際-磨粒實(shí)際重量； W理想-與磨粒材料相同的球體重量四. 磨具的結(jié)合劑、填料及附加材料 磨塊（或稱磨石）是由磨料、結(jié)合劑和填料制成。 1、結(jié)合劑 結(jié)合劑是用來(lái)以機(jī)械結(jié)合方式固著磨料顆粒，使之成為有一定形狀、硬度和強(qiáng)度的磨塊。結(jié)合劑的性能直接影響磨具的性能，要求結(jié)合劑的磨損與磨粒的出刃相適應(yīng)，以保證磨具的自銳性，即磨粒的不斷磨鈍、脫落與新磨粒的不斷裸露的速度相適應(yīng)。 結(jié)合劑還要求具有一定的耐濕性和耐腐蝕性。 結(jié)合劑的類型： （1）菱苦土結(jié)合劑、水泥結(jié)合劑：分別粗磨1-4#、 1-3#磨石 （2）（酚醛、環(huán)氧

17、、不飽和聚酯）樹(shù)脂結(jié)合劑： （3）金屬結(jié)合劑：金剛石磨具，冷卻水量要求大dadelimoju/dadeli/cn/Products_detail.asp?class_id=37&id=3462.填料： （1）在磨石制作中加入填料的目的是形成內(nèi)部氣孔和調(diào)整磨石組織。 磨石內(nèi)部的孔隙在磨削時(shí)具有排屑和容水的作用。 （2）填料具有調(diào)整磨石組織的作用，使磨石的硬度適中恰到好處；還可以提高磨石的強(qiáng)度，縮短樹(shù)脂的固化時(shí)間，減少固化中的變形等作用。 （3）在由粗到細(xì)的系列磨石中，填料的添加量依次增加，硬度和致密度依次遞減，從而使磨石有好的自銳性,使磨石始終保持良好的磨削效率。（為什么？）3. 附加材料 附加

18、材料的選擇原則為：對(duì)結(jié)合劑和工件無(wú)破壞作用；能滿足磨石的某些特殊性能要求；基本無(wú)毒性。如在菱苦土磨石制作中加入穩(wěn)定劑，加入亞硝酸鹽作防腐劑，加入強(qiáng)電解質(zhì)鹽類作分散劑等等。五. 磨具的使用性能 磨具的使用性能包括磨具的硬度、粒度和組織結(jié)構(gòu)。 1.磨具的組織：磨具中磨粒、結(jié)合劑和氣孔三者的體積關(guān)系。 （1）表示方法：磨粒率(磨粒體積占磨具體積的的百分比）與氣孔率 （2）分類：按磨粒率分三類15級(jí) 緊密，中等和疏松組織（3）使用性能： 磨具組織緊密，磨削效率高，但研磨表面粗糙。 磨具組織疏松，磨削質(zhì)量高，可提高成品的精度和表面光澤度，但磨削效率低。 石材加工中，粗磨用較緊密磨具，精磨、拋光用較疏松組

19、織的磨具。2. 磨具的硬度（1）概念：指磨具工作表面上磨粒受外力作用時(shí)脫落的難易程度。磨具硬度是指在磨削加工時(shí),磨粒從磨具表面脫落的難易程度。 （2）影響因素：磨具的硬度取決于結(jié)合劑的性能、用量及磨具的制造工藝。磨具的硬度與結(jié)合劑用量的關(guān)系尤為密切，一般結(jié)合劑用量較多時(shí)，磨具硬度就高；結(jié)合劑用量少時(shí)，磨具硬度則低。（3）磨具硬度的測(cè)定：手推法、噴砂硬度機(jī)測(cè)定法、洛氏硬度計(jì)測(cè)定法和聲頻法（4）硬度等級(jí)與代號(hào)（略）5.5 磨具的選用 1.磨料粒度的選擇： 磨料粒度選擇（即磨塊號(hào)的選擇）的原則是使用最少的工序?qū)迕婺テ侥ス?，使之達(dá)到所需要的質(zhì)量要求。 連續(xù)磨機(jī)各個(gè)磨頭上磨塊號(hào)的配置方法，這種方法對(duì)于

20、用各種不同磨頭數(shù)的磨機(jī)加工毛板粗糙度不同的石材都是適合的、都能達(dá)到所要求的磨光效果。2.磨塊硬度的選擇： 根據(jù)加工條件（石材表面的平整度、粗糙度、石材的類型和性質(zhì)以及加工設(shè)備的類型與自動(dòng)化程度等因素）選擇磨具硬度： （1）磨具太軟，則磨料的磨削能力還沒(méi)有充分發(fā)揮作用的時(shí)候就脫落了，使磨具損耗增大，造成浪費(fèi)； （2）磨具太硬，則磨料已經(jīng)磨鈍還不脫落，造成磨具與板面之間摩擦力增加，導(dǎo)致板面發(fā)熱，產(chǎn)生“燒板” 現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)磨具工作面被堵塞形成光滑的釉狀，失去磨削能力。 （3）如果選擇的磨具硬度適中，使磨料磨鈍就脫落露出新的鋒刃來(lái)則可提高磨削效率和加工質(zhì)量。3.磨塊組織結(jié)構(gòu)的選擇： 磨具組織的松緊程度直接影響石材的加工效率與質(zhì)量： （1）粗粒度、組織緊密的磨具參加磨削的磨粒較多，磨削效率高，但容易劃傷石材表面，影響