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    新聞資訊

    石材磨具的發展

    時間:2014-06-05   來源: 


    (一) 第一階段
       我國是采用磨削加工方法的最古老的國家之一,如在古代科學巨著《天工開物》中就有“切、磋、琢、磨”的成語,而其中“磨”就是指的磨削加工。   其實人類最早使用磨削要追溯到原始社會,在母系社會,人們就已經開始使用最簡單的石器,而這些最簡單的石器是用簡單的石頭之間互相摩擦得來的。人們用這些最簡單的工具捕獵,耕種。那時人們的衣著雖然簡單,但仍然要有刃器的輔助,這也離不開磨削。 


      北魏時一個叫崔亮的創造了水磨,用來加工糧食,晉代劉景宣創造了可同時運行八盤天然巖石磨盤的石磨;唐朝時又出現了陶磨及磨碾,這些磨具均在山西長治縣“王琛”墓中出土。經過專家考察在宋朝也早存在九轉速的磨;十三世紀時即在元朝時候,中國人已開始用天然樹膠將貝殼粉粘在羊皮紙上制成摩擦工具,這是世界上已知的最早的涂附磨具,幾乎與此同時,在地中海沿岸的意大利人也開始使用簡單的涂附磨具。說起指南針,誰都知道,可誰又能想到,那也是磨削得來的產品呢!以上所敘不僅說明了我國是最早制造陶瓷材料、機械傳動的古國,而且也是最早采用對金屬及非金屬材料進行磨削加工的國家之一,從最原始一直持續到十九世紀的初期,可視為磨削加工歷史發展的第一階段。這一階段的特點是利用的磨料磨具及機械都較簡單。 


    (二) 磨削加工發展的第二階段(1840---1900年前后) 


      這一階段出現了新的特點,即隨著工業的發展、被加工材料的硬度越來越高,原來簡單的磨料磨具滿足不了發展的需要,于是人們就開始尋求硬度更高的物質來做磨料,先后找到了天然剛玉、黃寶石、天然金剛石等材料人們把這些天然材料破碎后和陶土混合后,燒成具有一定形狀的磨具,以此來進行加工。 
      可以說,開始使用硬度較高的天然磨料是這一時期的普遍特點。
     但是所有天然磨料的產量都不集中,而數量又有限質量不統一,很難保持穩定這一切局限性和飛速猛進的工業越來越不適應。


    (三) 磨削加工歷史發展的第三階段(十九世紀的后期到二十世紀初)
     
      這一時期的主要特點是出現并使用人造磨料。


      1893年美國卡不倫登公司的E.G艾奇遜利用電阻爐發明了SiC人造磨料這是人類歷史上最早出現的人造磨料,以后又有人用電弧爐發明了人造剛玉磨料,這些人工合成磨料的出現,意義是重大的,結束了人類只能利用天然磨料而不能利用人造磨料的歷史,從此,工業方面開始到得了大批比較低廉而質量又比較穩定的、產量又穩步增加的人造磨料的磨削工具,從而推動了被磨材料加工迅速增長,當然另一方面從磨削加工的發展也促進了磨料磨具的迅速發展。本階段又可分為以下幾個時期:
      1、1900年-1920年左右:這一時期,出現了除無心磨床以外的所有磨床,這促使汽車、軍工、電極工業有了很大的發展。
      2、1920年-1949年前后:在20年代以后,磨床機械開始由機械傳動發展到液壓傳動,還在磨削過程中部分的實現了自動化,,在這一時期,無心磨床設計成功,開始投入使用,這一時期一個非常重要的現象就是對于磨削過程的研究,由開始的經驗方法轉入理論分析。即開始對磨削理論的研究。
      3、1950年至1980年前后:在國際上,英、法、美、德、意以及前蘇聯對人造磨料進行了普遍的研究,并進行了工業性生產,因而磨料及磨具較前一時期有了很大的提高,工業發達國家磨床所占的比重已達機床總量的10%,而且還在不斷的上升。


      在國內,一批具有影響力的重要項目的建成投產,如第二砂輪廠、第三砂輪廠、第四砂輪廠、第五砂輪廠、第六砂輪廠、第七砂輪廠的建成投產。說明了我國的磨料磨具行業也在不斷的發展壯大。 
      4、改革開放前后:我國的磨料磨具為了和世界同步,在以下幾個方面進行了研究或改進:
     ① 提高磨床的精度,②提高磨削的自動化程度,③高速研磨,④高精度和高光潔度,⑤強力磨削,⑥寬砂輪和多砂輪的磨削,⑦提高磨床的加工生產率,⑧試制發展了特殊磨削或成型磨削,⑨超硬磨料磨具。超硬材料如人造金剛石和立方氮化硼目前被稱為世界上最硬的物質,莫氏硬度為10。金剛石的用量,每加工百萬噸鋼鐵所用的金剛石的量來表示這個國家的工業發展水平,美日及主要西方國家的用量均超過了18-20萬克拉每百萬噸鋼,美國是世界上金剛石用量最大的國家。而我國則是2.4萬克拉每百萬噸鋼,這差距是顯而易見的。
      六十年代天然金剛石約2500萬克拉,數量不是很大,這是因為金剛石的生產成本太大,一般的金剛石礦中,須處理6-8噸礦石才能得到一克拉的金剛石,有的甚至250噸的礦石才能得到一克拉的金剛石,可見金剛石為什么如此的昂貴。天然金剛石的低產量及高成本促使人們走上了發展人造金剛石之路。
      我國是在六十年代中期開始試制與發展人造金剛石。六十年代世界人造金剛石的產量為1000萬克拉,今天,中國人造金剛石的產量就已達5000萬克拉(約合1萬噸),而全世界人造金剛石的產量就無法估計了,這些人造金剛石主要用于工業。人造金剛石及其制品的發展大大地促進了特殊用途的磨削加工的要求,人造金剛石不受資源限制,制造成本從發明的那天起就不斷下降,品種在逐漸增多,質量在不斷的提高,這樣就極大的開辟了人造金剛石磨料的使用前景。不僅在固結磨具上,而且普遍地使用在涂附磨具上,如牙科用金剛石砂帶,精密儀器上用金剛石砂帶等等。  立方氮化硼是超硬磨料另一種類型,其性能與人造金剛石磨料相似,還具有比人造金剛石一些獨特的優點,如耐熱方面優于人造金剛石。立方氮化硼比人造金剛石發展稍后,系70年代前后試制研究的,也可以說后起之秀。立方氮化硼到九十年代初期全世界工業生產大國有了較大的發展,如前蘇聯立方氮化硼的產量已發展到5000多萬克拉。我國立方氮化硼也是在八十年代末期或九十年代初期試制和發展的新型產品,但速度較慢,其原因在于工藝與技術還遠遠落后于其它工業發達的國家,因而它的推廣和使用還受到一定的限制。  人造金剛石和立方氮化硼的磨具。在發展人造金剛石磨具和立方氮化硼超硬磨料的同時,這兩種超硬磨料的磨具也得到相應的發展,人造金剛石磨具發展更快。到目前,人造金剛石磨具發展成為一個較為完整、成熟和自成體系的加工技術領域。人造金剛石磨具制品如電鍍金剛石內圓切割鋸片、什錦銼、磨頭,人造金剛石圓鋸片、框架鋸片,人造金剛石修整筆,石材用金剛石磨具,金剛石筒形砂輪,加工鐵氧使用金剛石磨具,金剛石修整滾輪和金剛石或立方氮化硼與硬質合金復合片磨具等等品種系列,而且繼續完善補充與提高。


      (四) 磨削加工發展的第四階段(九十年代后期)
      進入九十年代,磨料磨具行業的生產與銷售、科研都起著很大很大的變化,主要表現為品種日趨多樣化,專業化,競爭也前所未有的日趨激烈,科研與銷售成為每個廠家的重中之重,而我們做為砂帶的專業生產廠家,也是如此。,但與國際上涂附磨具尤其是砂帶產品,無論是品種或者是質量上差距是很大的。因此,當務之急加大科技力量投入迅速提高我國涂附磨具尤其是砂帶高檔產品的品種及質量水平,以面臨高品質、多品種需求的浪潮。如果目前全國高檔次的涂附磨具產量在400萬平方米左右,予計到2000年初期將達到700萬至1000萬平方米用量的需求。這就希望我們共同努力去開拓這個有廣闊前途的市場。


      二、 磨料磨具的簡明知識


      磨料磨具素有工業牙齒的美稱。在磨削時常用磨料或磨具作為磨削工具對需加工的零件進行機械加工,而達到一定的技術要求。 


      (一) 磨料
      磨削材料簡稱磨料,即一種具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的磨削材料。磨料分天然和人造兩大類。


      (A) 天然磨料


    天然磨料是自然礦物開采經過加工而制成的磨料。用于磨削加工先后已有如下種類:


      1、 燧石:化學成分主要是SiO2,莫氏硬度7。燧石易斷裂,韌性差,莫氏硬度不高,主要用來制造張頁式砂紙,主要用來加工皮革、毛氈等的拋光加工。


      2、 石英砂:類似燧石,比燧石的純度又高了一層,主要化學成分為SiO2,莫氏硬度7,理化性能如燧石。石英砂來源于石英礦或從河砂中篩選加工,其用途類似燧石,迄今國內有些小砂布砂紙廠還在用石英砂作為生產的原料進行生產,其目的在于生產的砂布或砂紙以低于用人造磨料所生產的砂布或砂紙的價格,銷售于廣大農村、鄉鎮企業加工使用,質量下乘,但也有一定的市場。


      3、 紫紅鐵粉即氧化鐵:多用于天然的、也可以經過人工制造的。由于質地比較柔和,主要用于工件的清理和拋光的目的加工,如部分光學玻璃的研磨或拋光也用紫紅鐵粉進行加工。


      4、 柘榴石:系一種天然礦物材料,如采用這種柘榴石在高溫條件下進行熱處理,可使這種材料的硬度和韌性增強。柘榴石容易沿其材料的結晶體的斷裂面而斷裂,這樣可使柘榴石具有較好的切削刃提高磨削效率。用柘榴石制成的涂附磨具可用于材料如木材或金屬材料進行磨削加工,在國內或國外已不多用于生產涂附磨具,更極少用于制造固結磨具,已趨于淘汰的局面。


      5、金剛砂(Emery): 系自然界中剛玉(Al2O3)氧化鐵的混合物。這種礦物原料在世界上許 多地方的蘊藏量都很豐富,礦石的質地與晶位各異,這種礦物材料的切削性能較差,一般只作為拋光使用?,F在用這種天然礦物制造磨具已經不多,屬于淘汰的趨勢。


      6、氧化鍶(Sr2O3):拋光性能甚好,適用于作拋光材料,并制成氧化鍶粉加磨削劑直接做為拋光材料,在國內一些光學玻璃廠還在使用如上海光學儀器廠等。


      7、金剛石:天然金剛石又稱金剛鉆,系自然界最硬的物質,莫氏硬度為10,天然金剛石產于南非、剛果,中國也有,價格十分昂貴,常用于作手飾及裝飾品,自人類發明人造金剛石之后,在制造磨具上就多用人造金剛石作磨具,在極個別的應用范圍內才采用天然金剛石。


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