金刚石钻头钻削石材参数对其表面温度影响研究

　　3．2 主轴转数对温度的影响

图4 主轴转速与金刚石钻头表面温度关系

图5 主轴转速与金刚石钻头表面温度关系

　　图4是进给速度为15mm／min，主轴转速分别为300rpm、400rpm、500rpm，钻削大理石时金刚石钻头表面温度与钻削时间关系曲线。从总体上看，温度随时间的增加直线上升。另外从图5中可以看到温度随主轴转速增加而增加。但是温度上升不明显。当主轴转数达到500r／min时，**高温度为143 ℃。主轴转速增加。单位时间内金刚石颗粒与石材摩擦次数增加，接触时间长，由此导致表面温度增加。

　　3．3 石材性能对表面温度的影响

　　图5是主轴转速为300rpm，进给速度为15mm／min时．加工不同石材金刚石钻头表面温度平均值。从图5中可以看到钻削花岗岩时金刚石表面温度**大，达到l50℃，而加工砂岩时表面温度**低，为30℃；加工大理石时的温度为70℃。通过石材性能得知，花岗岩密度2．5～2．7kg／cm3、抗压强度120～250MPa，大理石的密度为2．5～2．7 kg／cm3、抗压强度47～120MPa，砂岩的密度为2．2～2．5kg／cm3、抗压强度47～120MPa。三种石材的密度基本一致，但是花岗岩的抗压强度远远大于大理石和砂岩，几乎是大理石和砂岩的2倍。石材强度增加，切削力加大，金刚石刀具磨损严重，导致金刚石钻头表面温度升高。从图5中可以看到加工花岗岩时的金刚石刀具表面温度是加工大理石的2倍、砂岩的5倍。从加工实验中可以看到，干切削花岗岩时，金刚石刀具表面温度上升很快，同时温度很高，导致金刚石刀头脱落。花岗岩的热传导系数3．49W／mK，而铜材的热传导系数为370．49W／mK，由此可以看到大部分热量是通过金刚石钻头来进行热传导的，由此导致金刚石钻头表面温度急剧增高，金刚石磨损严重。

图6 石材种类与金刚石钻头表面温度

　　4 结论

　　采用金刚石钻头加工石材时，主轴转速和钻削速度等加工参数对刀具表面温度影响很大。刀具表面温度随主轴转速和进给速度的增加而增加。金刚石钻头表面温度随钻削时间增加而加大，同时与钻削时间成正比。

　　石材性能对金刚石钻头表面温度影响也是很大。在相同条件下钻削花岗岩时钻头表面温度是大理石的2倍，是砂岩的5倍。干钻削时应采用冷却液，防止金刚石钻头磨损严重。对烧结金刚石应采用铜焊或激光焊接。可以保证焊接处耐高温，不至于金刚石刀头较早脱落。