1 引言
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。長期以來，國內(nèi)外專家學(xué)者對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，對巖石鋸切加工以及金剛石工具的研究開發(fā)起到了積極的理論指導(dǎo)作用。
2 金剛石切割石材鋸切機(jī)理的研究
金剛石
磨料通常通過
燒結(jié)或
電鍍的方式制成切割工具。金剛石工具的切割過程類似于磨削加工，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，因此對金剛石切割石材的機(jī)理研究較多。國內(nèi)外學(xué)者對金剛石工具鋸切花崗巖的加工機(jī)理進(jìn)行了長期研究：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)射信號評價(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)及切割過程非常復(fù)雜，因此對其切割機(jī)理的研究至今尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識。
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：單顆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、通過降低加工成本從而最終降低成本。
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