复杂形状天然原石数控加工的高效方法研究

发布时间：2020-06-27 13:17

【摘要】：石材加工产业是我国制造业的重要组成部分,我国已经成为石材制造销售产业大国,产值和产量均世界第一。复杂形状天然原石以其独特的外形、材质以及极具个性化的特点,受到越来越多人的青睐。复杂形状天然原石的数控加工正在形成一种新兴的石材产业。复杂形状天然原石由于其复杂性、无规律性、个体性的外形特点造成加工过程中存在装夹困难、装夹效率低、稳定性差等问题;以及因其高硬度、耐磨、易脆和材质不均匀的材质特点,造成数控加工效率低、刀具磨损快和加工成本高等一系列问题。为此,本文对复杂形状天然原石数控加工高效方法进行了研究,主要内容包括以下几个方面:(1)在国内外研究现状分析的基础上,分析了复杂形状天然原石特点及数控加工所面临的问题。首先对复杂形状天然原石的产生和分类进行了简介,然后分析了复杂形状天然原石的外形特点和材质特点;在此基础上,指出复杂形状天然原石在数控加工过程中所面临的的三大问题,即装夹问题、数控加工效率问题以及加工效益问题。(2)对复杂形状天然原石的高效装夹方法进行了研究。根据对复杂形状天然原石外形特点和装夹问题分析,针对复杂形状天然原石装夹效率低、定位困难、装夹稳定性差以及换件适应性差等问题,提出了一种复杂形状天然原石高效装夹方法;包括:提出了由2个静态支承面+3个万向动态支承器+2个万向动态压紧器所构成的“二三二”装夹方法并设计夹具结构,然后对夹具装夹过程进行分析,并对其主要结构进行受力分析,最后计算出夹具装夹时的夹紧力。(3)对复杂形状天然原石高效加工方法进行了研究。复杂形状天然原石数控加工中刀具是影响加工效率及加工效益的关键要素之一,因此首先分析了天然原石加工时刀具的选择要素,提出了复杂形状天然原石数控加工刀具选择方法;然后根据天然原石数控加工中影响切削力和刀具磨损的主要因素,提出了复杂形状天然原石数控加工过程中工艺参数和刀具路径选择方法;最后,提出了一种多工艺组合的复杂形状天然原石高效加工方法。(4)以沱江玉加工为例,将上述方法应用到实例加工中,验证了所提方法的可行性和实用性。上述方法已经在实际中得到应用,并为企业加工提供了技术支持,展示其良好的应用前景。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU521.2
【图文】：

复杂形状

甚至在同一产区的天然原石的外形和尺寸都是随机无规律的。综上所述，复杂形状天然原石的外形具有复杂性、个体性、无规律性等特点，图2.1中展示了一些常见的复杂形状天然原石。图2.1 常见复杂形状天然原石Fig.2.1 Common complex shape natural stone2.2 复杂形状天然原石的材质特点天然岩石按种类大致分类为花岗岩、石灰石、大理石、石英石、板岩、其他石材[48]。天然岩石的主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe、Mg、Mn、Ca等，主要区别是各化学含量的不同；碳酸钙含量较高的天然岩石在自然界极易风化破碎，无法经历河流雨水冲刷形成天然原石。由于二氧化硅化学性质稳定，不与水、酸发生反应，故二氧化硅含量高的岩石能够自然条件中风化、崩塌后并在河流中冲刷和搬运中形成的天然原石。故复杂形状天然原石的主要化学成分为二氧化硅，其次是少量的氧化铁和微量的锰、铜、铁、铝、镁、钙等，下表2-1中是常见的天然

玛瑙,带结构

[50]。其内部化学成分具有典型的不均匀性特征，表现为特征纹带结构，图2.2中为玛瑙原石特征纹带结构。图2.2 玛瑙原石特征纹带结构Fig.2.2 Characteristic stripe structure of agate Original stone“战国红”玛瑙是产于河北省宣化县塔儿村乡滴水崖、王千户一带的缟玛瑙，是典型的复杂天然原石；从其电子显微镜下形貌特征，“战国红”玛瑙由无数细小的片

【参考文献】