磨削加工的發(fā)展歷史
(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(xué)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(jīng)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(chuàng)造了水磨,用來加工糧食,晉代劉景宣創(chuàng)造了可同時運行八盤天然巖石磨盤的石磨;唐朝時又出現(xiàn)了陶磨及磨碾,這些磨具均在山西長治縣“王琛”墓中出土。經(jīng)過專家考察在宋朝也早存在九轉(zhuǎn)速的磨;十三世紀(jì)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(chǎn)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(xù)到十九世紀(jì)的初期,可視為磨削加工歷史發(fā)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) 磨削加工的發(fā)展歷史的第二階段(1840---1900年前后)
這一階段出現(xiàn)了新的特點,即隨著工業(yè)的發(fā)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(fā)展的需要,于是人們就開始尋求硬度更高的物質(zhì)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(chǎn)量都不集中,而數(shù)量又有限質(zhì)量不統(tǒng)一,很難保持穩(wěn)定這一切局限性和飛速猛進的工業(yè)越來越不適應(yīng)。
(三) 磨削加工的發(fā)展歷史的第三階段(十九世紀(jì)的后期到二十世紀(jì)初)
這一時期的主要特點是出現(xiàn)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(fā)明了SiC人造磨料這是人類歷史上最早出現(xiàn)的人造磨料,以后又有人用電弧爐發(fā)明了人造剛玉磨料,這些人工合成磨料的出現(xiàn),意義是重大的,結(jié)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(yè)方面開始到得了大批比較低廉而質(zhì)量又比較穩(wěn)定的、產(chǎn)量又穩(wěn)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(dāng)然另一方面從磨削加工的發(fā)展也促進了磨料磨具的迅速發(fā)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(xiàn)了除無心磨床以外的所有磨床,這促使汽車、軍工、電極工業(yè)有了很大的發(fā)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(fā)展到液壓傳動,還在磨削過程中部分的實現(xiàn)了自動化,,在這一時期,無心磨床設(shè)計成功,開始投入使用,這一時期一個非常重要的現(xiàn)象就是對于磨削過程的研究,由開始的經(jīng)驗方法轉(zhuǎn)入理論分析。即開始了對磨削理論的研究。
3、1950年至1980年前后:
在國際上,英、法、美、德、意以及前蘇聯(lián)對人造磨料進行了普遍的研究,并進行了工業(yè)性生產(chǎn),因而磨料及磨具較前一時期有了很大的提高,工業(yè)發(fā)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(nèi),一批具有影響力的重要項目的建成投產(chǎn),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(chǎn)。說明了我國的磨料磨具行業(yè)也在不斷的發(fā)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(chǎn)率,⑧試制發(fā)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(zhì),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(yè)發(fā)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(shù)量不是很大,這是因為金剛石的生產(chǎn)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(chǎn)量及高成本促使人們走上了發(fā)展人造金剛石之路。
我國是在六十年代中期開始試制與發(fā)展人造金剛石。六十年代世界人造金剛石的產(chǎn)量為1000萬克拉,今天,中國人造金剛石的產(chǎn)量就已達5000萬克拉(約合1萬噸),而全世界人造金剛石的產(chǎn)量就無法估計了,這些人造金剛石主要用于工業(yè)。人造金剛石及其制品的發(fā)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(fā)明的那天起就不斷下降,品種在逐漸增多,質(zhì)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(jié)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(yōu)點,如耐熱方面優(yōu)于人造金剛石。立方氮化硼比人造金剛石發(fā)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(yè)生產(chǎn)大國有了較大的發(fā)展,如前蘇聯(lián)立方氮化硼的產(chǎn)量已發(fā)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(fā)展的新型產(chǎn)品,但速度較慢,其原因在于工藝與技術(shù)還遠遠落后于其它工業(yè)發(fā)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(fā)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(yīng)的發(fā)展,人造金剛石磨具發(fā)展更快。到目前,人造金剛石磨具發(fā)展成為一個較為完整、成熟和自成體系的加工技術(shù)領(lǐng)域。人造金剛石磨具制品如電鍍金剛石內(nèi)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(zhì)合金復(fù)合片磨具等等品種系列,而且繼續(xù)完善補充與提高。
(四)磨削加工的發(fā)展歷史的第四階段(九十年代后期)
進入九十年代,磨料磨具行業(yè)的生產(chǎn)與銷售、科研都起著很大很大的變化,主要表現(xiàn)為品種日趨多樣化,專業(yè)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(yè)生產(chǎn)廠家,也是如此。,但與國際上涂附磨具尤其是砂帶產(chǎn)品,無論是品種或者是質(zhì)量上差距是很大的。因此,當(dāng)務(wù)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(chǎn)品的品種及質(zhì)量水平,以面臨高品質(zhì)、多品種需求的浪潮。如果目前全國高檔次的涂附磨具產(chǎn)量在700萬平方米左右,預(yù)計到2010年初期將達到1000萬至1300萬平方米用量的需求。這就希望我們共同努力去開拓這個有廣闊前途的市場。