11超薄金刚石锯片基体应力处理技术机械仪表工程科技专业资料.doc

超薄金刚石锯片基体应力处理技术 一、前言金刚石锯片被广泛应用于石材、玻璃、半导体等非金属硬脆材料的切割，因其优良的切割性能，已成为现代生活中一种必不可少的切割工具。从近几年的发展来看，金刚石锯片的使用领域在不断扩大，对金刚石锯片基体的切割性能也提出了越来越高的要求，特别是人们近几年来环保意识的增强，行业内上对金刚石锯片基体减薄呼声越来越高，对金刚石锯片基体的制造提出了新的任务。使用超薄型锯片可以大大提高石材荒料的出材率，降低能耗，是未来石材加工的一种趋势。二、制造难点金刚石锯片基体直径变大，厚度反而减薄的情况下，锯片刚性下降，在切割时易导致锯片受到径向力后变形，擦锯，最终导致锯片无法使用或使用寿命短。可见传统的金刚石锯片基体的加工方式生产的超薄锯片基体无法满足产品的正常使用。三、理论根据及处理方法通常来说，基体厚度减薄，刚性也会随之下降。为了超薄片能够高效、稳定的切割，除保证项目产品的外形尺寸、严格控制项目产品平面度、端跳，同片硬度差外，还需要一套特殊的张力（即应力）处理手段来弥补基体因厚度减薄而失去的刚性，调整的预置张力在锯片切割时能抵消锯片所受的外力，从而达到正常切割的目的。调整预置张力的原理从以下几个方面进行了分析：1、锯片基体旋转时产生的应力锯片基体在旋转时，在基体半径上，从孔一点A到外缘B，其作用力有二点：、切线方向应力T，、半径方向应力R。径向与切线方向应力解析见图1：图1 径向与切线方向应力解析图从图可以看出，有离心力所产生的切线和径向上的张应力有助于提高基体的刚性（锯片已达到临界速度除外），锯片离心力不足会导致锯片产生变形和断裂等影响。基体的旋转速度效应见图2图2 基体的旋转速度效应2、锯片外部受热（切割、焊接等）所产生的应力锯片在外部受到热影响时，应该对基体内部产生压应力，压应力过大，会导致锯片无法沿直线方向切割。所以根据锯片切割环境不一样，要对锯片张力做出不同的张力预处理。锯片外部受热效应见图3图3 锯片外部受热效应3、锯片内部受热产生的应力锯片内部受热通常由摩擦而引起，而引起摩擦的主要原因有：、切缝受到阻碍 、锯切时排屑不顺畅 、锯切对象晃动锯片因摩擦产生热量会大量的集中在锯片表面和法兰部位，并将产生危险的内部应力的造成“张力扩增”现象，尤其在组合锯芯轴部位冷却不足时最容易产生。锯片内部受热效应图4图4 锯片内部受热效应4、锯片切削时产生的应力锯切时产生的应力对锯片影响最大，远超过上述几种应力。影响切割的因素有：、走刀速度、切削深度、切割转速、金刚石节块的特性（尺寸、锋利度、耐磨度等）、石材的自然特性（夹杂物、硬度等）、机台的稳定性、操作的的影响在转速不变的情况，我们可理想的认为：、走刀速度增大而切削深度不变，切线方向受力增加。、切削深度增大而走刀速度不变，径向受力增加。锯片在切削时产生的应力效应见图5、图6、图7图5 深切时合成阻力的角减小切线分力的比例大于浅切割时图6 向上切削（顺切割）浅切时合成阻力的角接近90°合成阻力几乎都是径向的。图7向下切削（逆切割）5、锯片张力的预处理方法 在锯片基体的特定位置上，利用碾压机（或者是锤击）锯片两侧的固定直径部位以认为的造成张力环，这样就能利用膨胀或不对称所造成的应力来对锯片做张力预处理。环状张力所产生的应力见图8、图9、图10：图8图9图10如图10所示，锯片基体碾压或锤击后内部具有压缩应力，外环具有切线方向上的张应力，通过这样的处理对锯片的稳定性有很大的帮助，可以抵消外围热影响及切削力量所造成的负面影响。通常锯片的稳定性会随转速的提高而增强，但是随着锯片旋转速度超过临界速度时，锯片将会出现不稳定，偏摆大，从而导致不能正常切割，适当的张力调整，将提高锯片外环的刚性，使其固有频率升高，发生振动的临界速度也随之提高。四、结论采用此预应力的方式处理的超薄片基体，能够减低或抵消锯片外部因热效应而产生的负面影响，提高产品的固有频率及临界速度来消除振动现象，从而提高基体刚性，使项目的使用寿命、切割品质和切割效率得到提高。经过大量市场验证表明该方式科学有效，产品使用稳定，寿命长。