新型金刚石节块圆片锯的切割性能试验山东工业大学（济南250061）栾芝芸孙建国了锯切力计算经验公式。
1引言金刚石圆片锯在石材加工中应用广泛。金刚石节块是圆片锯的关键部分，其性能直接影响石材切割加工的质量和效率，并对圆片锯的寿命及成本起决定性作用。目前国内外常用的金刚石节块及制成的切割工具存在较多问题，如切割石材时冷却冲洗性差、排屑困难、切割效率低、径向切削力大、功率消耗大、切割噪音大、大直径圆盘锯易扭曲变形等。针对上述问题，我们设计开发了一种新型直槽式金刚石节块及圆片锯。如图1所示，这种金刚石节块上设置有交错对称分布的水槽，槽深约为节块厚度的2/3 ，径向深度约达到焊接层，锯切加工时接触面呈连续分割图形。这种新型金刚石节块具有以下优点：①交错分布的水槽有利于冷却润滑液进入，可改善冷却效果，降低切削温度，减少节块磨损，提高节块使用寿命②提高了排屑能力，可减少因排屑不畅引起的径向锯切力增大，使锯片（尤其是大直径圆锯片）切割稳定性提高，扭曲变形减小，噪音显著降低③圆锯体扭曲变形小，使锯体可重焊次数增加，提高了锯体利用率④加工板材的平面性好，可减少后续工序加工余量，提高生产效率，降低生产成本⑤水槽的设置减少了金刚石磨粒的用量，降低了制造成本。为验证这种新型金刚石节块圆片锯的使用效果及获得工艺数据，我们进行了以下锯切试验。
2试验条件与内容试验用锯床是利用M1740磨床主轴系统改造而成，图2为锯切设备示意图。采用应变片直筋式测力仪测量锯切力。试验用石材为荣城黑色花岗锯切试验内容分为两部分：①径向锯切力和磨损性能对比试验。径向锯切力是影响锯片锯切性能的重要因素，与锯切过程的稳定性及锯片内部应力的大小及分布直接相关，直接影响锯片使用寿命。
②新型金刚石节块锯片的锯切工艺参数影响试验。
在对比试验中采用的三种锯片分别为：锯片A（新型金刚石节块锯片）、锯片B（国产普通节块锯1.电机2 .圆片锯3.压板4.工件5.测力仪6.工作台7 .机床床身片）和锯片C（日本产普通节块锯片）。三种锯片的基体材料和规格相同：基体材料为65Mn ，调质处理片规格（外径×孔径×厚度×齿数）为250mm×3试验结果与分析3 .1对比试验结果采用常用的锯切线速度35m/s ，通过改变吃刀深度和进给速度进行石材锯切对比试验。试验结果表明，新型金刚石节块锯片（锯片A）的径向锯切力明显小于其它锯片（锯片B、C），尤其在大切深小进给时效果更为显著（径向锯切力可减小约1/3）。锯片磨损试验结果表明，新型金刚石节块锯片的使用寿命比国产普通锯片提高一倍，比日本产锯片提高接近一倍。
3 .2工艺参数影响分析以径向锯切力为指标，考察新型金刚石节块锯片的锯切深度和进给速度对锯切性能的影响程度。
选择三种锯切深度（5mm， 10mm ，15mm）和三种进给为1水平、0水平和1水平）按正交组合法进行锯切试验，试验结果见下表。
表L表及锯切试验数据试验号锯切深度进给速度径向锯切力 1水平试验结果总和及均值0水平试验结果总和及均值 1水平试验结果总和及均值极差由表中可看出，在试验采用的划分水平下，进给速度对径向锯切力的影响程度比吃刀深度稍大。因此在生产实践中，可在保证锯切效率的情况下适当降低进给速度，以减小径向锯切力。
3 .3径向锯切力经验公式由生产实践可知，金刚石圆片锯锯切石材的过程与砂轮磨削过程类似，即由镶嵌在节块上的金刚石颗粒实现对石材的微切削。因此，可参照磨削力计算经验公式来确定新型金刚石节块锯片的径向锯切力与主要锯切参数（锯切深度e和进给速度u）的定量关系。径向锯切力通用计算公式可表示为式中c―――径向切削力系数x、y―――锯切深度e与进给速度u的指数值对试验结果进行计算整理后，可得新型金刚石节块圆锯片的径向锯切力经验公式为式中K―――由石材性质、锯切速度等因素决定的修正系数由径向锯切力经验公式可看出，锯切深度e和进给速度u的指数值相差不大，圆锯片锯切石材时参与切削的金刚石颗粒数与e近似成正比此，在锯切效率e×u不变的情况下增大锯切深度，会使单粒金刚石承受的锯切力明显减小。新型锯片锯切深度e的指数值比进给速度u的指数值偏小，在e×u不变的情况下，增大锯切深度可使径向锯切力减小。因此，若以径向锯切力F为不变指标，采用大切深小进给加工方式比采用小切深大进给加工方式的生产效率更高。
4结论（1）切割性能及磨损试验结果表明，与相同规格普通锯片相比，新型金刚石节块圆锯片在径向切削力和切割寿命上均具有明显优势。
（2）工艺参数的试验研究表明，进给速度对径向锯切力的影响程度比锯切深度稍大，因此可在保证锯切效率情况下适当降低进给速度，以减小径向锯切力。
（3）径向锯切力经验公式表明，若以径向锯切力为不变指标，采用大切深小进给比小切深大进给生产效率更高。
利用上述试验结果和经验公式，可在生产实践中根据工艺参数进行切削力估算，或根据生产需要进行工艺参数预设及电机功率预算，对改进生产工艺和制造生产设备也具有参考价值，并为新型金刚石节块圆片锯的推广应用提供了试验依据。
工具技术1新型金刚石节块专利（专利号ZL972329439）2刘继忠。新型聚晶金刚石节块开发与研制。山东工业大学硕士学位论文， 1999 3北京大学数学力学系编。正交组合设计。人民教育出版4孙树勋。弹性力学（上册）。山东工业大学出版社， 1987编辑：汪莉基金属陶瓷刀片的切削性能自贡硬质合金有限责任公司科研所（643011）于军慧杨锷Ti（CN）基金属陶瓷是在TiC基金属陶瓷基础上发展起来的新型工模具材料，特点是以TiC作为其主要的硬质相，它是一种优于普通WC基硬质合金的高速切削刀具材料，不仅可用于钢材的车削，而且也可用于钢和铸铁的铣削加工，使用前景十分广阔。
1 Ti（CN）基金属陶瓷的组织Ti（CN）基金属陶瓷是在TiCMoNi（Co）系中添加TiN ，这可使硬质相颗粒明显细化，从而大大改善合金的综合性能。
2 Ti（CN）基金属陶瓷的物理力学性能Ti（CN）基金属陶瓷硬度较高，摩擦系数小，抗粘结磨损与抗扩散磨损能力强，在高温条件下硬度下降较少，尤其在钢材切削加工中显示出极为优良的使用性能。
3切削试验结果及分析例1.工件名：螺柱（见图1）加工部位：全车外型材料：45钢锻坯，调质硬度：～255HB.
机械性能：σ单件重量：11.25kg使用刀具：（见图2）本例分三步进行切削，加工过程中刀片不转位，也不修整，试验结果如下：（1）粗车：连续车削图1Υ70×382外型，共加工5件，切削轻快，表面质量稳定，前后刀面未见明显磨损。
（2）半精车：连续切削5件，工件表面粗糙度为6 .3μm ，尺寸稳定，无积屑瘤。
（3）精车：连续切削5件，工件表面粗糙度为3 .2μm ，工件锥度明显减小，尺寸误差稳定在0.15mm ，前后刀面磨损甚微。与YT14刀片相比，提高加工效率近3倍。
例2.工件名：套（见图3）加工部位：粗车外机械性能：σ单件重量：1.75kg使用刀具：（同图2）
