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APPARATEBAU GMBH CO.KG EXAKT 切割工艺技术 在过去的 15 年间，EXAKT 通过技术研究，开发出新一代切割设备。我们立足于医学研究仪器的开发，其应用已拓展到电子、冶金、生物材料和汽车产品等领域。这些设备的开发动力来自于各个行业在产品开发和生产过程中对特殊材料以及合成材料进行切割的需要。正是在这种研发环境下，切割技术必须与需要切割的材料的发展保持同步。EXAKT 已经开发了一系列设备，用于解决材料和产品开发行业遇到的具体应用问题。这些问题包括切割整合、表面质量、分子结构、材料、材料压力和形变、减少切割损失以及水平切割表面等。所有这些方面都是导致当前切割方法中出现问题的原因。 由于这些问题都已得到解决，因此在我们的产品设计中融合了这些解决方案。我们的一系列产品能够解决许多难题。 挑战： 能够轻松地切割多种材料 坚硬的单晶氧化铝 柔软的物质，如整形填充物 非常坚硬易碎的物质，如单晶钨 柔软有弹性的物质，如polyethlene 柔软且易化的物质，如 单晶铝，铜或钛（热处理前） 坚硬及柔软的组织（新鲜的或植入以后的组织） 或以上材料的混合 提高样品的表面质量 减小样品表面的张力 减小切割损失量 将平面偏差降低到最小 减少表面粗糙 显著减少切割复杂样本的所需的时间 减少切割工具成本 根据需要选择合适的设备 为了寻找解决以上问题的技术，EXACK 设计了一系列互补的设备。任何单一的设备都不能解决全部的问题。您需要按照自己的需要选择合适的设备。 本文将讨论几种切割技术，以及几种切割工具技术。我们要讨论的技术包括： 旋转切割系统 环形切割系统 带状切割系统 线状切割系统 切割技术 旋转切割系统 旋转切割系统的切割工具外围镶有研磨材料（如金刚石、金刚砂或CBN等）。现有的用于切割较硬样本的系统通常需要切割工具安装的更加稳固。这样就限制了样本的大小。切割较硬材料所用切割工具的硬度也较大，因此切割时的材料损失也较大。切割工具硬度越大，加在样本表面的切割压力也越大。 对于标准的旋转切割系统，切割工具与样本之间有一条“接触线”。刀片切入样本时，这条线的长度增加，因此所需的切割力也越大。这种力量的增强对样本将造成以下负面影响： 弯曲或非水平表面 样本和刀片之间摩擦增大而产生的热量 切割表面材料堆积引起的表面品质不佳 金属的硬化处理 EXACK 开发了一项可以减小切割工具和样本之间接触线的技术。通过振荡切割工具下的样本，并以极其微小的幅度将切割工具穿过样本，将样本和工具之间的接触线减少至可确定的最小“接触点”。这种接触面的减小相应地也会显著减小切割力，同时减少以上负面影响的发生。 无论任何构造的旋转切割系统中都存在一个至今无法解决的难题。那就是样本越大，切割越深，已切割表面与切割工具面之间的铃动力摩擦就越大。这个问题在制作薄片时尤为显著。 由于切割力减小，对固定切割工具的要求也随之降低，这就使切割更大的样本成为可能。这样就可以减小切割工具的硬度，从而减少切割损失。这种接触的减少还可以减少切割时间，同时延长切割工具的使用寿命。 从工程的角度讲，理解切割工具与样品之间的接触长度怎样影响切割效率是非常重 要的。图 1 至 7，说明了标准旋转切割系统的样本接触线与 EXAKT 技术中的接触点之间的三个主要区别。 图4、线接触系统的碎片 图5、点接触系统的碎片 图6、线接触系统的冷却 图7、点接触系统的冷却 切割工具技术 旋转切割工具使用的磨料有许多种，这在里我们只讨论金刚石和 CBN。而在这其中我们只探讨镀镍多层和单层磨料。 单层磨料旋转切割工具是为切割软性和塑性材料设计的。这里的塑性材料是指具有塑性形变特征的一切材料。这类材料容易卡在磨料粒子中间，并且阻碍切割表面。通过在每个磨料粒子上均匀地镀上 40 – 45 % 的镍，粒子之间缝隙将取决于磨料粒子的大小。（图 8） 了解了需切割材料的形变特征，用户就可以根据磨料型号来选择工具。例如，当切割聚乙烯（如 UHMWPE）时，磨料粒子的缝隙越大越难切割。 多层磨料旋转切割工具适用于切割较硬且有韧性的材料。由于工具上具有多层磨料，单个工具具有多个切割面。（图 9）当第一层磨料磨损后，马上有第二层磨料露出来。但由于第二层磨料完全嵌在镍中，因此切割的材料一定要足够坚硬能够磨去镍露出第二层的磨料。（磨去镍所需的切割力要比单层刀片切割时的力大几倍。） 有一个例外的情况是当样本包含韧性材料和柔软塑性材料时。通过嵌入技术和最小接触点设计，这些材料也可以使用多层磨料进行切割。较软材料可能卡在夹缝中，但较硬材料的碎片可以清除它们，冷却剂的加速流动也会将它们从切割表面清除掉。 由于多层工具使用寿命长，其磨损情况也比单层工具复杂。新的多层工具边缘