不同结合剂金刚石锯片精密锯切石英玻璃研究

探讨石英玻璃的精密锯切,通过两种不同结合剂的金刚石薄锯片对石英玻璃进行精密锯切,测量和分析锯切过程中的锯切力,并结合锯切力比、比能来研究不同结合剂金刚石锯片对石英玻璃的锯切特征。结果表明:随着切深和进给速度增大,锯切力增大;随着锯片转速增大,锯切力减小,力比在2.11~2.46之间,接近于金刚石砂轮磨削硬质合金的力比,比能在4"10J/mm3之间,树脂锯片锯切石英玻璃的锯切力和锯切比能较金属锯片小,而锯切力比较金属锯片大。     

基于人工鱼群算法的混凝土锯切力预测模型

利用人工鱼群算法的基本原理,并根据金刚石锯片锯切混凝土的实验数据,建立金刚石锯片干切混凝土锯切力的预测模型,对比实验实测数据与预测模型,验证基于人工鱼群算法的混凝土锯切力预测模型的可行性。结果表明:人工鱼群算法预测锯切力与实验锯切力相比,平均相对误差只有2.58%,证明了所建立预测模型的准确性;人工鱼群算法的预测精度比多元回归分析法更高;由锯切力公式可知,影响锯切力的最主要因素为锯切深度,其次为进给速度,锯片的转速对锯切力影响较小。     

锯切花岗岩过程中金刚石框架锯的锯切力研究

锯切力是影响金刚石框架锯锯切板材质量的重要因素。本文通过对锯切机的运动学分析,研究锯条受载的变化情况与主要加工参数(进给速度v、参与锯切锯齿数n、和飞轮转速ω)对锯切力的影响机理,建立了最大锯切深度的计算模型。采用响应曲面法设计三因素三水平的金刚石框架锯锯切花岗岩试验,建立法向、水平锯切力关于主要加工参数的二阶预测模型,分析各因素对水平、法向锯切力的影响情况。通过ABAQUS有限元仿真软件对张紧后的锯条进行非线性屈曲分析,得到其临界屈曲载荷,进而得到在25个锯齿参与锯切条件下不发生临界屈曲的最优加工参数组合为进给速度v=62.94mm/h,飞轮转速ω=70r/min。     

大切深锯切石材中锯片受力的有限元分析

通过测量大切深锯切石材条件下锯片承受的垂直力、水平力以及主轴消耗的净功率,分析了锯切力在锯切弧区内合力作用点的位置,确定了锯切弧区内载荷的分布情况.在此基础上,利用有限元方法对某一典型锯切参数下锯片基体和锯切弧区内锯齿端面的应力分布情况进行了计算分析.采用屈曲分析研究了使锯片丧失稳定性的临界载荷及其影响因素.研究表明,锯切弧区内锯切载荷基本上按三角形规律分布.锯切弧区内金刚石节块表面前后端应力存在梯度,而且随着节块长度的增大而增大.锯片的临界载荷随着锯片厚度、转速和夹紧比的增大而增大,随着锯片直径的增大而减小.     

串珠绳锯切花岗石过程中锯切参数对锯切力和能耗的影响

在建立串珠绳锯切弧区内单颗磨粒平均切削深度与锯切参数间理论关系的基础上,采用单因素和正交法进行锯切参数对锯切力和锯切能耗影响的试验研究.结果表明,单颗磨粒平均切削深度与锯切长度无关,但随进给率的增大或线速度的减小而增大.进给率对锯切力和功率的影响比线速度和锯切长度都要明显.锯切过程中材料去除方式存在体积破碎,适当增大磨粒切削深度有利于提高体积破碎比例从而降低锯切比能;但增大磨粒切削深度直接缩小了介于工具一工件接触面问的动态容屑空间从而加剧岩屑摩阻效应,长弧区排屑困难对锯切力和能耗影响明显.正确选择锯切工艺参数尤其是进给率,对锯切力和能耗的控制及动态容屑空间的平衡至关重要.     

混凝土锯切加工过程的基本特征

通过金刚石单颗粒划伤、金刚石单个节块锯切和金刚石锯片锯切系列试验，对混凝土锯切加工过程中的切屑形态和切削区表面形貌，以及切削力等基本特征进行了详细讨论。结果表明：金刚石锯片锯切混凝土的过程表现为高速锯切过程中金刚石锯片的冲击引起混凝土表层断裂破碎，水泥石子等在切削区内层受到金刚石磨粒的微切削作用形成粉屑，以及钢纤维和钢丝发生金属塑性变形断裂或被拔拉而断裂的过程。在粘性水泥粉屑以及金刚石磨粒的挤压作用下，多种形态的切屑易粘结成团，并粘附到混凝土锯切表面和锯片节块上而导致锯片堵塞。     

环形电镀金刚石线锯锯切工艺参数的正交试验研究

这里对环形电镀金刚石线锯锯切工艺参数进行了正交试验研究。分析了金刚石粒度、进给压力和锯丝速度对锯切过程的影响。获得了基于提高锯切效率和锯丝寿命,降低锯切力的最佳锯切工艺参数。锯切花岗岩时,要保证较高的锯切效率和锯切比,在本试验范围内,最佳工艺参数为:采用金刚石粒度为200～230#的锯丝,进给压力为9N,锯丝速度为20m/s。     

金刚石串珠绳锯切温度的理论研究

针对金刚石绳锯的长锯切弧区及大断续比的加工特点,参考已有的大切深断续磨削温度模型的研究成果,利用移动热源法,建立了金刚石绳锯加工弧区的温度场理论模型。推导出在均布热源和三角形热源作用下的绳锯加工弧区理论温度场。研究结果表明:金刚石绳锯加工弧区内温度呈波动上升趋势;随绳锯转速和进给速度增大,锯切弧区的温度呈上升趋势;断续比值增大,锯切弧区温度随之上升。     

一种直线进给锯切小型自动切管机的设计

某小型金属切管机锯切运动采用液压控制的进给方式,进给运动的过程受到油温的影响,降低了运动精度与锯片使用寿命。通过整机结构设计优化,改变了切削角度,进给运动平稳,有效地防止了锯片切割管件时出现崩齿的现象,增加了锯片的使用寿命,提高了切管机的工作效率,减少了停机时间,节约了成本。     

基于田口方法的双金属带锯条锯切参数优化

利用田口方法研究双金属带锯条锯切轴承钢棒料时的线速度、进给速度和进给压力3个锯切参数对带锯条锯切面积和锯切第一刀时锯切效率的影响,其中正交表选取L_9(3~4)进行试验。研究结果表明:线速度对带锯条锯切面积的影响最显著,进给速度对第一刀锯切效率的影响最显著;锯切面积和锯切效率没有显著的相关性,但锯切面积与带锯条第一刀的崩齿率呈现较显著的反函数关系,因此控制第一刀的崩齿率能有效提高带锯条锯切面积。田口方法研究的锯切工况下最佳锯切参数:线速度为40 m/min;进给速度为3挡;进给压力为5挡。     

金刚石圆锯片锯解花岗石切削力及参数优化的实验研究

基于金刚石圆锯片锯解花岗石的切削力正交实验研究,对切削速度、进给速度和背吃刀量三因素影响切削力的显著性进行极差分析,得出切削力Fx、Fy、Fz随切削速度的增大而减小,随进给速度和背吃刀量的增大而增大的变化趋势。通过回归分析建立切削力数学模型并进行量化分析,得出切削速度对切削力Fx的影响要比对切削力Fy和Fz大、背吃刀量对切削力Fz的影响要比对切削力Fx和Fy大的结论,并以材料去除率和切削力为评价指标对工艺参数进行优化,得到用于生产加工的最佳工艺参数组合。     

单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真与试验研究

为探索氮化硅陶瓷单颗磨粒切削加工的机理,进行单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷的仿真与试验。选用截角八面体模拟金刚石磨粒,基于Johnson-Holmquist ceramic硬脆材料本构模型,采用有限元网格法进行单颗磨粒直线切削仿真,分析工件材料的切屑去除、划痕形貌、应力动态变化与分布、切削力变化等现象,以及工艺参数对切削力的影响。制备单颗金刚石磨粒工具,在平面磨床上进行单颗磨粒切削氮化硅陶瓷的试验,进一步分析划痕形貌、切削力的变化,并验证有限元仿真的正确性。研究表明,划痕光直平整,塑性隆起很少,边缘存在较大尺寸的破碎,划痕内有局部小尺寸的破碎;划痕的深度和宽度比磨粒的切削深度和宽度尺寸略大。应力与切削力存在动态波动。随着砂轮速度的增加,切向力和法向力减小;随着切削深度的增加,切向力和法向力增大。切削力比在4～6之间变化。     

单颗金刚石磨粒切削面积的解析

推导了金刚石圆锯片以等角速度作顺时针或逆时针旋转、同时作匀速进给运动时单颗金刚石磨粒切削面积的计算公式 ,并分析了磨粒切削面积与锯切参数的关系     

Effect of speed on material removal behavior in scribing of monocrystalline silicon

This paper investigates the effect of scribing speed on the surface morphology and material removal behavior in diamond wire sawing of monocrystalline silicon through specially designed high-speed diamond scribing experiments. High-speed scribing tests are performed on a (100) monocrystalline silicon wafer over a wide range of speeds. The results show that a higher scribing speed is prone to inducing more surface defects such as burrs and tearing in the ductile scribing region, and more radial cracks in the brittle scribing region. The critical scribing depth of ductile-to-brittle transition is found to decrease with increasing scribing speed. A strain rate hardening effect is evident in the experimental data, which explains the underlying mechanism for promotion of brittle fracture at higher scribing speeds.     

金刚石圆锯片锯切花岗石的切削力双因素实验研究

基于金刚石圆锯片锯切五莲红花岗石的双因素实验,对切削速度和进给速度与切削力的关系进行研究.通过极差分析和趋势图得出进给速度是影响切削力Fx、Fy、Fz的主要因素,切削力随切削速度的增大而减小,随进给速度的增大而增大.通过回归分析建立了切削力数学模型,为生产中根据给定的加工参数来预测切削力提供了理论支持.     

多参数金刚石圆锯片锯切性能试验机的研制

专门研制出一种多参数的试验机,用以检测石材加工所用的金刚石圆锯片的锋利度、耐磨性等锯切性能。简介了该试验机的系统组成,具体指出了用来衡量金刚石圆锯片的锯切性能的锯切功率、锯切阻力、锯片转速、给进速度和噪声等多种参数的检测和控制工作原理,给出了基于LabVIEW的锯切参量检测程序设计面板和噪声检测程序代码。该系统测控操作简便,具有很强的适应性,满足综合评价金刚石圆锯片锯切性能的基本要求。     

环形电镀金刚石线锯对花岗石锯切机理的研究

论述用环形电镀金刚石线锯锯切花岗石时脆、塑性转变的临界条件,研究认为,提高锯丝的锯切速度,有利于花岗石由脆性向塑性转变。用自制的试验设备对花岗石进行锯切试验,试验结果表明,当花岗石的锯切深度小于其脆、塑性转变的临界深度时,花岗石可以实现塑性域锯切,锯切表面光滑,质量较好。     

金刚石锯片切割参数的探讨

金刚石锯片在切割过程中使用的切割参数不同时,锯片消耗的能量和锯片寿命都会有差异。试验证明,对于同一片锯片,慢速深切比快速浅切消耗功率少,且锯片磨损更小。本文从理论上深入分析了这种差异性产生的原因。     

Mechanisms of material removal and subsurface damage in fixed-abrasive diamond wire slicing of single-crystalline silicon

Single-crystal silicon was sliced using a newly developed high-speed fixed-abrasive dicing wire saw. The effects of diamond grit size, wire speed, and number of slicing cycle on the surface roughness and subsurface damage of the workpiece were investigated by surface profiling, Raman spectroscopy and cross-sectional transmission electron microscopy. It was found that by using finer diamond grits and increasing the sawing cycles, the depth of micro dents and saw marks was reduced significantly, and in turn, the surface roughness was improved. A transition from brittle mode to ductile mode machining was confirmed from chip morphology observation when reducing the grit size. The subsurface damaged layers were composed of amorphous layers, dislocated layers with grain boundaries, as well as micro cracks. The smooth surface regions were dominated by amorphous silicon; while within the saw marks, a mixture of amorphous and metastable silicon phases was detected. Inside the micro dents, however, single-crystal silicon was predominant. Furthermore, the significance of silicon amorphization and poly-crystallization was strongly dependent on the wire speed. The higher the wire speed, the less the amorphous and polycrystalline layer. The present study provides comprehensive insights into the surface formation mechanism which is important for process optimization of high-speed and low-damage slicing of single-crystal silicon.