四川石雕圓形花缽加工

超硬新材料的應用
據報道，超硬材料的用途非常廣泛，無論是鉆探石油和修公路用的鉆頭，還是精密儀器和手表表面的抗摩涂層，都需要使用超硬材料。加州大學洛杉磯分?？茖W家開發出一種制造超硬材料的新方法，他們制造的超硬材料具有的耐摩性和抗裂性。他們的發現已經刊登在4月20日出版的《科學雜志》上。 　　這項研究的合著者查德·B·凱恩是加州大學洛杉磯分校無機化學、材料科學和工程學教授。他認為，金剛石之所以是世界上硬的材料，是因為金剛石的碳原子間具有極短的共價鍵。實事上，世界上所用的大多數金剛石都是人工合成的，而且價格非常昂貴。金剛石粉未可用于制造石油鉆頭、筑路機和挖山洞用的挖穴機。然而，金剛石不能用于切割鋼鐵，因為切割鋼鐵將毀壞金剛石刀片。凱恩說，立方結構的氮化硼是金剛石的替代品，可以用來用來切割鋼鐵，但它是在非常高的溫度和壓力條件上合成的，其價格比金剛石還要昂貴?！　〕膊牧暇哂小俺壊豢蓧嚎s性”，意思是它們具有抵抗外形變化的抗性，這正是產生硬度的必要條件。制造超硬材料的方法有兩種：一種是通過使用碳元素并將其與硼或氮合成在一起來仿制金剛石，從而保持較短的共價鍵；另一種是尋找具有“不可壓縮性”的金屬并設法使其堅硬。凱恩和他的同事正在發展二種方法。凱恩說：“我們的設想是合成一種‘不可壓縮的’金屬，這種金屬碰巧是低硬度的，但它具有可以使其變硬的短共價鍵?！眲P恩是加州大學洛杉磯分校加州納米系統研究院成員，該研究院鼓勵通過跨學科合作來解決納米科學和納米技術領域的相關問題。石材　　鋨是一種相對柔軟的金屬元素，是目前所知道的具“不可壓縮性”的金屬，2005年，凱恩的研究團隊把鋨元素與短共價鍵原子合成在一起，制造出一種幾乎與金剛石同樣“不可壓縮的”材料。它是如此堅硬，甚至可以在硬度達9級的藍寶石上劃出痕跡（硬度的劃分級別為1－10級）?！拔覀儼l現，如果我們把硼和鋨結合在一起，我們只能使鋨金屬中鋨原子的分隔距離擴大10%，這已經非常不錯了；如果你想盡可能地縮小原子之間的分隔距離，就需要尋找更好的過渡金屬?！眲P恩說：“于是我們仔細搜索了所有過渡金屬以確認是否有比鋨更好的過渡金屬，從而使膨脹系數少于10%。我們發現只有錸具有這種潛力，因此，我們制造出二硼化錸?！薄　″n是一種高密度、低硬度的金屬，它在元素周期表中剛好排在鋨元素的后面?！拔覀兒铣沙隽硕坦矁r鍵，我們只能使錸金屬中錸原子的分隔距離擴大5%，從而使其既具有‘不可壓縮性’又非常堅硬。錸金屬中的錸原子之間的距離僅膨脹了5%——這是這篇科學論文的關鍵。在某個方向上，二硼化錸的‘不可壓縮性’與金剛石相同，在另一個方向上，二硼化錸的‘可壓縮性’僅比金剛石稍高?！痹诘妥饔昧ο?，二硼化錸的硬度與立方結構的氮化硼相等，而氮化硼是二硬的材料。在更高的作用力下，二硼化錸的硬度僅比氮化硼稍低。凱恩稱：“我們的材料非常堅硬，足以劃破金剛石，比二硼化鋨要硬得多?！薄　《移渌膊牧?，包括金剛石和立方結構的氮化硼都是在昂貴的高壓條件下制造出來的。凱恩說，“我們的材料只需要通過一種簡單的程序就可以制造出來，不需要使用壓力?！痹谡劦胶献鲿r，凱恩說，“我之所以來到加州大學洛杉磯分校，之所以喜歡這個地方，是因為無論你做什么，比如，以我個人來說，無論你何時想要制造一種新材料，你經常需要你自己不具有的設備和技能。而加州大學洛杉磯分校擁有材料制造領域的和相應的設備，每次我有疑問時，所有人都樂于幫助我進行實驗并積極地與我合作?！眲P恩認為，盡管新超硬材料有的潛力，但它們還不可能在短時間內取代金剛石。

創新從未止步—石材加工設備的進階之路
5月11日，海西石材交易中心石材加工廠正式投入運營。走進加工廠，鋼結構標準廠房、水泥硬化的車間地面、全自動化的機器設備，無不彰顯出加工廠的與氣派。而在眾多的加工設備中，尤為引人注目的是16 臺整齊劃一的科達雙連杠大理石靜壓排鋸。在水頭，單連杠排鋸市場占有率達80% 以上，采用雙連杠排鋸的石材加工廠并不多，而如海西這般采用雙連杠2 米鋸，則尚屬。“16 臺靜壓鋸里，有12 臺是雙連杠2 米鋸。”加工廠廠長陳初開介紹，“這12 臺2 米鋸，目前在水頭只有海西才有。”與單連杠相比，每臺雙連杠排鋸成本至少要高出10 萬。“但是雙連杠的波動偏差明顯降低了許多，鋸條擺動更平穩、導向精度更高，能夠有效提高切割板面的平整度，產品后續的磨拋時間、成本將得以大幅降低。”海西石材交易中心設備部經理蘭電子表示。“其實在產能方面，兩者并沒有明顯差距，我們增加預算采用雙連杠，目的就是‘求穩’。加工廠的設備穩定些，產品質量也會相應提高，后續的步驟就簡單多了。”陳廠長介紹。從單連杠到雙連杠的升級，并非表面上看起來那么簡單，這個過程，花費了整整7個月。“一開始我們就組織了一個團隊，到全國各地考察加工設備。”陳廠長說道，“在上海，發現有間加工廠在科達定制的雙連杠2 米鋸，鋸切薄板效果非常不錯，鋸切過程中荒料不容易擺動，也不會散，于是我們當場就決定采用這個設備。”↑在眾多的加工設備中，尤為引人注目的是16 臺整齊劃一的科達雙連杠大理石靜壓排鋸。設備拍案后，在機座的安裝上又遇上了難題。由于海西石材加工廠所處位置是填海造陸而成，地層都是松軟的泥沙，難以載荷雙連杠排鋸的沖擊力。“一開始考慮過打樁，并請了一批進行論證，論證結果是打樁無法載荷沖擊力。”陳廠長說：“后來受到火車軌道鋪設方法的啟發，我們在機座底下挖了1 米多的平底坑，用碎石子填滿，上面再覆蓋水泥，才地解決了機座的安裝難題。”科達石材機械辦事處經理李建華坦言，這個項目是個不小的挑戰。“一開始對這個項目并沒有十足把握，因為在全國范圍內，也就上海有2臺雙連杠2米鋸，能借鑒的樣本太少。后來我們組織一批工程師花費近3 個月時間，對軸承、連杠等部件進行了反復的修改與調整，總算成功地完成了這個項目。”當雙連杠排鋸按預定計劃投產后，看著荒料四平八穩地被鋸切成一片片薄板，所有參與項目的人員無不感慨萬千——盡管從單連杠2 米鋸到雙連杠2 米鋸的升級，對于整個石材機械行業來說，只能算是一次小小的創新，但是推動行業前進的，往往源于某細微處，這就是創新的“蝴蝶效應”?；仡櫴募庸ぴO備前進的歷史，每一個前行的腳步，都是創新的烙印。鋸切加工設備的沿革石材的鋸切設備，初以框架式鋸機為主?？蚣茕徶饕射徔?、鏈桿、立柱框架、鋸條等部件組成。其工作原理為裝在鋸框上的鋸條在連桿的帶動下隨著鋸框做往復運動，同時通過升降傳動機構連續向下做進給運動，從而實現對石材的鋸切加工。由于框架鋸的鋸切過程是非連續性的，鋸切速度較慢。為了提高加工效率，人們研發了金剛石圓盤鋸機。其主要由機架、鋸片驅動電機及金剛石圓鋸片、升降進給導向裝置、鋸片平移導軌等組成。其工作原理為裝在主軸上的金剛石圓鋸片作旋轉運動和在橫梁導軌上做往復直線運動，通過升降進給導向裝置，實現鋸片的上下運動和準確吃刀。與框架鋸相比，圓盤鋸的鋸切線速度可達30~45m/s，地提高了加工效率。但是，圓盤鋸機驅動軸不能完全支撐重量較大的鋸片沿空間垂直平面進行鋸切，并且直徑過大的鋸片會導致鋸路不平直，所以圓盤鋸鋸片直徑一般不超過3 米。從鋸切深度和一次鋸切的板材數量上說，圓盤鋸不如框架鋸，在石材大板生產中，圓盤鋸在短期內無法完全取代框架鋸。機械為了進一步提高加工的效率，人們在單片圓盤鋸的基礎上發展出組合鋸，把多片圓盤鋸片以一定的間隔裝在同一主軸上。由于組合鋸鋸片數目可多達上百片，因此一次加工可以生產上百片毛板，提高了生產效率；另一方面，為了提高石材加工的自動化程度，人們在組合鋸鋸切薄板的同時，用水平鋸機將石材薄板鋸切成板條，這種垂直鋸切和水平鋸切集中在一臺機器上完成的設備稱為雙向切機。雙向切機是現代石材工業中發展為迅速的一種設備。擺臂是框架據機簡圖磨拋加工設備的變遷石材的磨拋加工設備早前為手扶式磨拋機，其基本結構由主搖臂、副搖臂、主電機、主軸和加壓裝置、立柱、搖臂基座、升降電機及絲桿、扶手等組成。其工作原理為主電機通過皮帶傳動使垂直安裝的主軸和安裝在主軸下的磨盤作旋轉運動，使用扶手借助兩節搖臂可使磨盤沿著石材制品表面移動和在有限范圍內上下移動，通過加壓裝置或人工加壓時磨石對石材表面產生磨削作用，從而完成研磨拋光作業。同一臺機床上通過手工更換磨盤，可陸續完成粗磨、半細磨、細磨、精磨、拋光的全部作業。然而，由于手扶式磨機需要人工觀察來確定不同粒度磨盤的更換，對工人技術水平要求較高，產品的終質量也會因人而異。于是多頭式連續磨拋機應運而生。連續磨機通過在生產線上安裝多個不同的磨塊和拋光塊，一次性完成石材的粗磨、細磨、精磨、拋光的全部加工過程。該機主要由磨頭、磨頭電機、磨盤傳動架、機架、自動傳送帶及傳動軸、總控制盤、磨盤控制盤、油壓站、噴水冷卻裝置等組成，自動化程度。與手扶式磨機相比，操作人員的勞動強度小、生產、生產損耗少、加工精度高、磨拋板材的質量穩定。↑十六頭自動石材磨拋機使用樹脂盤磨盤以及擺式磨頭，樹脂盤磨盤重量輕，消耗功率小，磨削；價格僅是同規格傳統連續磨拋機的1/2 ；磨盤所需要功率為7.5KW, 僅為同規格普通連續磨機磨頭( 盤) 的1/3 ～ 2/3, 耗電量低。異型加工設備的升級加工異型石材初以人工為主，而隨著科技的進步，相繼出現了數控金剛石串珠繩鋸、高壓水射流設備、仿形數控機床等加工設備。數控金剛石串珠鋸主要由繩輪、金剛石串珠、導向輪電機、機架、繩輪推進設備等組成。該機所采用的切削刀具是串珠繩，它利用串珠內含有的金剛石顆粒，在石材表面以20m/s 以上的線速度高速運動，其適用于加工體積大，厚度大的異型石材制品。繩鋸具有較高的切割效率和較大的切割面積，使用靈活、無噪音、無振動、石材切割表面光滑。目前串珠繩，已從只能安裝一根金剛石串珠繩的單繩式發展到可同時安裝60根串珠繩的多繩式。高壓水射流技術是以高壓水射流或磨料射流為切割手段的石材加工技術，由高壓水泵、工作主機和數控系統三部分組成，這是一種刀具簡單、無粉塵污染、低噪音、切口狹窄的切割技術，其加工成本低、功耗低、加工產品批量大、精度高、磨損料和水可回收利用，主要用于拼花板材的加工和各種平板材類石材加工。隨著計算機技術的發展，針對截面形狀不等的空間立體制品，出現了各種多功能、率的數控加工設備。這些加工設備可以通過編程來完成多種復雜形狀的石材異型制品加工，如回轉體、主體雕刻制品加工、平面雕刻加工。這種加工設備的大優點是一次完成多工序作業、加工質量和加工精度高、適用于加工復雜的輪廓。創新的博弈縱觀石材加工設備的發展之路，石材加工設備日益多元化、精密化、自動化，創新從未止步。而全國各地的石材加工企業由于粉塵、噪音污染等問題而被迫關停搬遷更是給石材行業敲響了警鐘——落后必將被淘汰，石材加工設備的更新換代已經是大勢所趨。在當前形勢下，如何提高產能、增強產品附加值、提高產品利潤率、成為整個石材業亟需解決的問題，而引進、石材機械設備與接納新的石材加工技術，以提高石材的利用率、深加工水平必將行業的成長。近三十年來，國內不斷引進國家技術，已初步形成了完整的石材加工設備制造體系，其技術水平與國際水平的差距正在逐漸縮短，以智能化為基礎的設備開發及數控技術正日漸成熟。山東、福建、廣東等地一批石材機械企業在吸收和消化國外技術的基礎上進一步提升了國產石材機械的加工制造水平，如現代多股繩鋸、大規格大理石排鋸機、表面涂覆技術、石英板壓制生產線等技術研發，已經與國際接軌。但不可否認的是，在許多項目上，國內與國際水平仍存在不小差距。如組合繩鋸，在國外如印度、巴西、意大利等石材生產大國已經廣泛運用，但在國內仍由于造昂等因素而相當；再如國內異型石材加工設備，功能強的數控加工機床極少，主要是簡單的數控機床，采用成形刀具進行異型加工，異型加工設備如臥式數控加工機床、立式數控加工機床、數控臺面加工機床等主要從國外引進。此外，國外如自動補膠線、標準板自動加工和包裝生產線、CNC 數控加工中心等技術在國內仍尚未普及?？萍际巧a力，而創新無疑是科技的靈魂。在創新當道的年代，伴隨著石材市場的不斷發展，石材機械制造企業需要不斷創新，才能更好地參與國際石材市場的競爭。只有堅持走吸收國外經驗技術與自主研發并舉的道路，國產智能化石材加工設備才能取代價格高昂的“泊來品”，成為我國石材加工設備的主流，從而推動石材行業更快更好地向現代化邁進。

刀具選擇面臨的兩大問題
在金屬切削加工中，刀具選擇幾乎是每一個工藝工程師面臨的問題。 　　刀具選擇要考慮許多問題，相應地就有許多原則，如效率原則、加工精度原則、穩定性原則、經濟性原則等等?！　≌勔幌滦试瓌t。效率原則其實與其他原則不可分割，尤其是經濟性原則。要求效率的主要目的就是整個加工的經濟性。但效率特別重要，所以把它立出來，單討論一下?！　⌒试瓌t是在可接受的加工精度和可接受的穩定性前提下的效率。沒有這個基本條件，效率無從談起。就像我們希望我們的交通工具（譬如汽車）能夠給我們帶來更快的速度，但安全是位的。一旦有飛機失事后，許多人會慎重考慮是否真的繼續選擇飛機出行，航空公司也會重新審視已有的安全策略。沒有安全，飛機就不會成為的交通工具。刀具的選擇同樣如此?！　∑浯?，我們也不會在所有的條件下都強調效率，追求效率有一些約束條件。一個零件加工效率的提高需要與其他零件的效率相適應，一個工序的效率提高更需要與其他工序的效率相適應。如果忽視這些約束條件，一味追求效率，會吃力不討好。就像上海到北京的火車，現在晚上8點左右發車，二天早上10點到達。如果能夠提前到8點到達，也許受歡迎；但如果提前到6點，也許受歡迎程度反而下降。因為列車員會在到站前提個小時甚至兩個小時整理旅客床鋪，早上4點或5點起床大部分旅客不會太樂意的。工廠也是如此，尤其在流水線生產條件下更是如此。我們需要解決的是整個流水線中的“瓶頸”工序。只要提高了這個工序的生產能力，就能夠提高整條生產線的生產能力，提高整個產品的生產能力，縮短制造周期，這是許多企業所期望的。而單機或柔性制造系統的需求又不一樣。他們所受的約束較少，即與其他工序的相關度較小。由于柔性化，某個零件或某個工序制造周期的縮短常常意味著能夠使該設備投入其他零部件或其他工序的生產，從而創造更多的效益?！　∥艺J為在市場競爭日益激烈的今天，企業對工藝工程師的期望已經不是解決簡單的工藝問題，而是期望工藝工程師們能對企業有更大的貢獻度。如果我們的工藝工程師能從企業全局出發，為企業改進制造流程作出貢獻，一定會獲得企業主的和贊許?！　【蛧猬F代金屬加工企業調查的數據，刀具本身在制造成本中所占比例并不是很高，通常在2%～4%之間，高的會到7%左右。但刀具對加工效率的影響卻非常。一臺幾十萬美元的設備能否發揮應有的作用，常常取決于一把幾美元的刀具。我曾經得到過的一個成本分析實例表明，減少30%的采購價格（指刀具性能沒有任何改變）或延長50%的刀具壽命（通常需要依賴刀具制造者的技術進步）都只能降低制造成本1%左右——因為刀具成本只占到制造總成本的4%。但如果加工參數能提高20%，大約可以降低15%的制造成本——雖然如果切削速度提高20%，刀具成本會提高50%，但因為加工周期縮短，總成本還是有大幅度的下降。