石材资讯

天然石材由于具有质感好,外观庄重,机械及物理化学性能良好(如耐压,耐磨及耐腐蚀)等优点,自古以来就成为一种优良的建筑材料.在古代,石材的加工完全是靠手工操作完成,直到19世纪,欧洲才出现了第一台用于加工石材的机械,这给石材加工行业带来了一场革命,从此,石材加工开始从手工操作向机械化方向发展.近30年来,我国石材开采与加工业的持续发展推动了我国石材机械制造业的兴旺.为了满足我国石材加工业的发展需要,无论是研制本国的石材机械或是引进国外的石材机械都必须了解目前国内外石材机械的现状及发展趋势.本文按石材加工方式的不同,对目前石材加工机械的基本原理及发展趋势作些论述.

根据对石材加工方式的不同,石材加工机械主要可分为锯切加工机械,磨抛加工机械以及异形加工机械.

1.锯切加工机械

石材的锯切加工机械种类很多,但目前仍以框架式锯机和金刚石圆盘式锯机为主.

框架锯主要由锯框,链杆,立柱框架,锯条等部件组成.其工作原理为装在锯框上的锯条在连杆的带动下随着锯框作往往复运动,同时通过升降传动机构连续向下作进给运动,从而实现对石材的锯切加工.最早的框架式锯机由于所使用的刀具是钢条和砂料,故被称为钢砂锯.当今钢砂锯的发展趋势是自动化和大型化.比如,目前世界上最大的框架锯一次可生产120块板材,锯条行程为80厘米.另外,锯机的锯切工艺参数可在一定范围内自动调节,连杆行程实现不停机自动补偿.

由于钢砂锯要消耗大量的钢砂和石灰,加工后所产生的大量废钢砂浆很难处理,对环境污染严重,而且噪音很大.因此,目前框架锯的一个引入注目的发展动向是采用镶焊金刚石烧结块为刀头的锯条.1970年意大利首先推出了两种使用金刚石刀头锯条的大型框架锯机.一种可锯切的大理石荒料宽度为2米,长度为3.5米,一次可锯切2厘米厚的板材90块;另一种可锯切的大理石荒料宽度可达2.5米,一次可锯切2厘米厚的板材100块,生产率比普通框架锯机提高20%.

目前,这种金刚石刀头的锯条主要局限在大理石的加工中,还不能用于锯切花岗石等较硬的石材.原因是框架锯的锯条作往复运动,致使金刚石烧结块刀头上的金刚石磨料后部无法形成拖尾状支撑,把持力小,容易从胎体上脱落.因此,用框架锯来锯花岗石大板一直沿用钢砂锯.

由于框架锯的锯切过程是非连续性的,锯切速度慢,一般不超过2m/s,这么低的切割速度严重地制约了加工效率的提高.因此,一种新的石材加工机械——金刚石圆盘锯机应运而生.该锯机主要由机架,锯片驱动电机及金刚石圆锯片,升降进给导向装置,锯片平移导轨等组成.其工作原理为装在主轴上的金刚石圆锯片作旋转运动和在横梁导轨上作往复直线运动时,通过升降进给导向装置,实现锯片的上下运行和准确吃刀.与框架锯相比,圆盘锯的锯切线速度可达30～45m/s,从而极大地提高了加工效率.因此,目前圆盘锯机是石材锯切加工中运用最为广泛的锯切机械.但是另一方面,圆盘锯机的锯切深度受到了锯片直径的限制,一般不能超过锯片直径的1/3.1980年德国研制成功直径达5米的圆锯片,据称是世界上最大的.但是,由于锯机的驱动轴不能完全有效地支承较大重量的圆锯片沿空间垂直平面进行锯切,同时,由于圆锯片的直径太大,致使锯路不平直.因此从技术上来说,圆锯片难于做得很大.虽然圆锯片的锯切线速度比框架高得多,但从锯切深度和一次锯切的板材数量上来说,圆锯片不如框架锯,所以在石材大板生产中,圆锯片锯机在短期内还不能完全替代框架锯.

为了进一步提高石材加工的效率,人们在单片圆盘锯的基础上提出了组合锯,即将多片圆盘锯以一定的间隔装在同一主轴上同时对石材进行加工.虽然从锯机的结构上,组合锯与单片圆盘锯机并没没做太多的改进,但是由于组合锯的锯片数目可多达上百片.因此,一次加工可以生产上百片毛板,使得生产效率大为提高.另一方面,为了提高石材加工的自动化程度,人们在用组合锯机将石材荒料锯切成薄板的同时,用水平锯机将石材薄板锯切成板条.这种将垂直锯切和水平锯切集中在一台机器上完成的设备称为双向切机.双向切机现在多为生产线中的主机,它是近代石材工业中发展最为迅速的一种设备.用双向切机进行加工,生产效率可大为提高,而生产成本大幅度降低.

2.磨抛加工机械

石材的磨抛加工机械,按加工的自动化程度可分为单块作业的磨抛机和连续作业的磨抛机.各种磨抛加工都采用了垂直轴恒压端面加工,这是因为垂直轴加工时工具与工件之间为面接触,加工面积大,加工效率高.目前以手扶式磨机及多头连续磨抛机运用最为广泛.

手扶式磨抛机是饰面石材的传统磨抛加工设备.其基本结构由主摇臂,副摇臂,主电机,

主轴和加压装置,立柱,摇臂基座,升降电机及丝杆,扶手等组成.

该机工作原理为主电机通过皮带传动使垂直安装的主轴和安装在主轴下的磨盘作旋转运动.使用扶手借助两节摇臂可使磨盘沿着石材制品表面移动和在有限范围内上下移动,通过加压装置或人工加压使磨盘上磨石对石材表面产生磨削作用,从而完成研磨抛光作业.它在同一台机床上通过手工更换磨盘的方法,可相继完成粗磨,半细磨,细磨,精磨,抛光的全部作业.其主要优点是机床结构简单,操作容易,投资少,但工人 的劳动强度大,所能加工的板材面积有限,由于通过工人眼睛观察来确定不同粒度磨盘的更换,所以要求工人技术水平较高,而产品的最终质量也会因人而异.目前此设备主要用于异形板材的磨抛加工.

多头式连续磨抛机是一种新型先进的研磨抛光设备,它通过在生产线上安装多个不同的磨块和抛光块,一次性完成石材的粗磨,细磨,精磨抛光的全部加工过程.该机主要由磨头,磨头电机,磨盘传动架,机架,自动传送带及传动轴,总控制盘,磨盘控制盘,油压站,喷

水冷却装置等组成.连续多头磨抛机加上的自动化程度高,操作人员的劳动强度小,生产效率高,可靠性好,生产损耗少,而且加工精度高,磨抛板材的质量稳定,该设备在国内外已被广泛采用.同时它也有一些缺点,比如安装调试复杂,投资大,生产成本高,而且只能用于加工平面板材,对于异形板材的加工并不适用.目前此设备正被广泛用于普通平板的加工,特别是大面积饰面板材的加工.

3.异型加工机械

由于异型石材制品附加值高,无论是现代建筑或碑石和石材家具制造,对异型石材制品的需求都与日俱增.石材的异型加工若用人工或单工序机械加工,则劳动量大,生产效率低,抛光成本高,难于满足质量要求;而且运用金刚石工具损耗快.因此,国内外出现了许多专门针对异型石材设计的机械设备. 异型石材加工机械按制品加工形状的不同可大致分为两类:一类是用来加工等截面的石

材异型制品,或者截面形状相似,但面积不等的异型回转体制品;另一类用来加工截面形状不等的空间立体制品,二者控制维数是不同的.针对异型石材制品的加工形状不同,对机械的要求也是不同的.对于用来加工等截面的石材异型制品,或者截面形状相似,但面积不等的异型回转体制品以金刚石串珠绳锯和高压水射流技术为主,而对于用来加工截面形状不等的空间立体制品则主要是仿形,数控机械为主.

数控金刚石串珠锯是使用柔性刀具加工异型石材制品的数控加工设备,主要由绳轮,金刚石串珠,导向轮电机,机架,绳轮推进机械等组成.该机所采用的切削刀具是串珠绳,它利用串珠 (金刚石烧结环)内含有的金刚石颗粒,在石材表面以20m/s或更高的线速度高速运动,切割石材,适合于加工体积大,厚度大的异型石材制品.绳锯具有较高的切割效率和较大的切割面积,使用灵活,而且无噪音,无振动,并可获得光滑的切割表面.目前开发的串珠锯,已从只能安装一根金刚石串珠绳的单绳式串珠锯,发展到可同时安装60根串珠绳

的多绳式金刚石串珠锯.与早期的占地面积很大的多绳串珠锯相比,今日的多绳串珠锯已经变得更加轻巧实用,设备外形尺寸与普通的串珠整形机相差无几.

高压水射流技术是以高压水射流或磨料射流为切割手段的石材加工技术,以异型石材制品的加工为突破口进入石材加工领域并在石材加工中应用发展得很快.这是一种刀具简单,无粉尘污染,低噪音,切口狭窄的切割技术.在石材行业,它主要用于石材拼花板材的加工,各种平板类石材标志的加工,而且产品批量大,精度高. 数控高压水射流切,割机由高压水泵,工作主机和数控系统三部分组成.这一技术装备远比现在生产使用的加工设备造价低,产品加工成本低,功耗低,而且磨损料和水可回收利用,设备应用范围广,是我国石材工业发展中值得重视的一项很有前景的新技术.由于有关技术和关键的问题还未得到完全彻底解决,故在国内石材加工中还没得到广泛应用.

虽然绳锯机和高压水射流切割机在异型石材的加工中得到了广泛的运用,但是从严格意义来说,这两种机械并不能完成真正的三维石材制品的加工.随着计算机技术的发展,针对截面形状不等的空间立体制品,出现了各种多功能,高效率的数控加工设备.这些加工机械可以通过编程来完成多种复杂形状的石材异型制品加工,如回转体,主体雕刻制品加工,平面雕刻加工.这种加工设备的最大优点是一次装夹可以完成多工序作业,加工质量和加工精度都很高,很适宜加工复杂的轮廓;缺点是只能单件生产,而且对刀具的技术要求很高.

应该指出,石材机械除了上述几种主要加工机械外,还应包括金刚石链锯,倒角机等.其他机械在石材加工中使用有限,故不在此赘述.

由于石材需求量的增加,使得石材机械得以迅猛地发展,从国内外石材机械的发展趋势可以看出,目前国际石材机械设备的发展趋势主要体现在三个方面:1.石材机械向高效方面发展,如在锯片数量上的增加;2.石材机械向自动化方面发展,如数控技术在石材加工机械的广泛运用;3.石材机械向环保化发展,如金刚石串珠绳锯,高压水射流等环保加工设备的研制与应用.可以预见,本世纪高效,环保及自动化依然是石材机械发展的主题.

（石材网 转载请注明出处）