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将花岗石荒料加工成大板的首道工序是锯切加工，不论是光面花岗石大板制品加工，亚光面花岗石大板制品加工，还是粗糙面花岗石大板制品加工，锯切加工工序都是必不可少的。根据生产规模的不同，所选用的锯切设备可以分成使用多个刀具的大批量锯切设备(多锯条框架锯机和多绳金刚石串珠锯)、使用单个刀具的特殊规格板材加工或整形加工用锯机(金刚石串珠整形机、链臂摆动式龙门锯机和大直径圆盘锯机)。本文将讨论国内外花岗石大板加工设备的基本情况。 

一、花岗石砂锯 

框架锯机是大批量生产石材大板的锯切加工设备，使用钢带和钢砂磨料砂浆作为切割花岗石板材的框架锯机(以下简称砂锯)，是目前大批量生产花岗石的主要锯切设备。 

目前花岗石大板锯切加工的主要设备，仍是使用以钢砂为磨料、依靠一组带钢锯条作为锯切刀具。为了适应大批量生产和自动化控制的需要，国外砂锯的结构和控制系统已日臻完善，并逐步朝着高效率、大型化、自动化方向发展。目前砂锯的最大加工宽度可达5.3m、可以安装150～180根锯条、安放荒料的最大总体积可达40m3。 

砂锯由锯框、连杆、立柱框架、动力、升降、荒料车、供砂系统、砂浆喷淋、锯条张紧、电控和基础等机构和部件组成。 

1、锯框部件 

作为锯条的支承框架，在锯框上最多可能要安装150～180根锯条，如果对每根锯条平均施加7吨的张紧力，那么，锯框所承受的弯曲载荷将达到1000～1300吨，每个端面要承受500～600吨的载荷。所以在现代砂锯上，锯框支承锯条的端部部位，都采用厚达80mm的钢板焊接而成。并与直径300～350mm厚壁钢管或边长300mm正方形厚壁钢管制成的侧面框架，焊接成为一个坚实的整体结构件。以承受锯切时，作用在锯条上巨大的张紧力和切割阻力，有些锯框的重量达到10吨以上。锯框的有效加工宽度与安装锯条的数量、可加工荒料的宽度有关，砂锯常用的有效加工宽度3～3.5m，可以安装100～130根锯条(加工2cm厚度板材)。目前使用单根连杆的砂锯，最大加工宽度可达4.8m。对于有效加工宽度达到5.3m、可以安装150根锯条的超宽砂锯，由于采用了双连杆结构，所以才保证了锯框受力均匀，运动平稳。 

绝大多数砂锯只配备一个锯框，有些砂锯采用可以更换锯框的结构，为每台或几台砂锯另外再配备1～2个备用锯框，当锯条磨损需更换时，可以用装有新锯条的备用锯框快速替换出需要更换锯条的锯框，使框架锯机随时处于待锯切状态，而将占用锯机有效工作时间的更换锯条工序安排在另外的场地进行，因此提高了锯机的利用率。 

2、锯框悬吊机构和锯条运动轨迹 

锯框的悬吊机构支承着往复运动的锯框，并决定着锯框的往复运动轨迹。摆式锯和复摆式锯的吊臂多采用铸铁制成的∏形整体结构，也有使用焊接结构件的。 

目前锯框和锯条的往复运动轨迹仍然是摆式、复摆式并存，摆式为主，而平移式已很少采用。摆式锯的锯条运动轨迹为圆弧曲线，复摆式锯的锯条运动轨迹为两端圆弧曲线与中间直线的结合，平移锯的锯条运动轨迹是一条直线。表1是同种加工规格、三种运动方式的砂锯，电机机率、加工效率和锯缝宽度等参数的比较。 

由于摆式锯的结构简单，机件磨损小、使用寿命长，故障率低，维修成本少，所以到目前为止，大量的砂锯一直是以摆式运动作为锯条的往复运动轨迹。国外有些厂家已经对摆式砂锯的悬吊机构进行了多次改进，摆臂长度已经从最初机型的0.7～0.8m增至目前的1.4～1.5m。为了解决由此带来的锯机整体结构过高的问题，有些砂锯采用了摆臂与锯框的连接铰链安装在锯框下面的结构，不仅可以将摆臂长度增至1.6m，使锯条摆动的曲率半径增大，有效切割行程增长，而且提高锯切效率。与相同摆臂长度、连接铰链上置结构的砂锯相比，铰链下置结构的锯机高度降低1～1.2m，使锯机在锯过程中的稳定性大大提高，落锯速度相应增加20％以上，基本接近复摆式锯的落锯速度。这也是摆式锯仍然流行的一个原因。 

从砂浆的流动性和钢砂磨料的补充、锯条与荒料接触时间等因素看，锯条复摆式结构是摆式、平移式两种运动方式最理想的结合，其运动轨迹是非常合理的。与摆式锯相比，复摆式锯的切割速度有所提高，但复摆式锯的最大缺陷是，形成锯条曲线加直线运动轨迹的复摆式机构受到的磨损比较严重，故障率和维修成本较高。 

虽然平移式锯的锯切速度较快，但需要较大功率的主电机驱动，而且锯缝宽、石材消耗大。以安装130根锯条为例，锯切每车荒料，平移式锯锯出的板材数量比摆式或复摆式锯要少4.4～6.7％，损失是很大的。所以最近几年，加工花岗石的平移式锯几乎销声匿迹了。 

3、锯条的张紧机构 

现代砂锯对锯条的张紧都采用独立泵站、可实施单根锯条液压张紧的机构，其特点是可以对锯条施加均匀、恒定、大小一致、调节方便的张紧力，节省装卸锯条的时间。锯机使用的锯条规格通常为厚度4.2～4.8mm、宽度100～140mm、长度4000～5000mm。新更换的、而且未磨损的锯条，每根锯条的张紧力可以达到6～8吨。随着锯切荒料数量的增加，锯条宽度将被磨损减小，这时的张紧力也应适当减小，使用液压张紧器可以方便地调节锯条张紧力的变化。液压张紧器还可以使砂锯切割最小厚度11mm的薄板成为可能。液压张紧器在预置的使用压力范围内的压力补充是自动完成的，并配有低压或过压报警装置和意外事故自动停机装置。 

4、主动力机构 

砂锯的主动力机构包括主电机、飞轮、曲柄、主轴支座和传动机构。主电机与飞轮之间通常采用一级三角带传动形式。 

现代砂锯飞轮的最大直径可达3.6m直径、重量11t，这时飞轮的转动惯量达到19200kg－m2，当它以70～90rpm的速度转动时，其动能储备足以维持总重近30吨、装有全部锯条的运动部件的平稳运动，降低了电力消耗。为了降低飞轮的转速，降低锯框往复运动产生巨大惯性力对锯机部件的有害冲击，新型砂锯都采用飞轮低转速(70～75rpm)、锯框大往复行程(500～600mm)的设计参数。锯框的行程由曲柄轴的偏心距离决定，该偏心距离已经由过去的150～200mm，改进为目前的250～300mm，锯框行程达到500～600mm。由于飞轮轴和曲柄每年要重复承受3～3.8×107次巨大的交变载荷作用，工作条件非常恶劣，所以主轴与曲柄的结构是至关重要的，使用高强度钢材，采用锻造工艺整体制造的主轴和曲柄，使该件的机械性能大大提高，延长了主轴寿命，降低了设备维修费用。 

5、连杆及其调节机构 

目前砂锯的连杆长度都在6～8m之间，已经很少有砂锯采用短连杆结构。因为钢制结构件的纵向、横向变形量比木材小3.5～4倍，钢材的比重比木材大9倍，弹性系数大14倍，所以现代砂锯都使用型钢焊接的结构件钢制连杆，其刚性、强度、寿命较传统的木制连杆大大提高。同时还改善了支承轴承的工作状况，有利于快速锯切的实现。但为了减轻沉重的钢制连杆对连杆与锯框连接部位铰链的磨损，在该连接铰链部位，都使用了特制的由无噪音橡胶制成的缓冲套。 

为了保持锯条自锯切开始位于荒料最高位置、到锯切结束运动到荒料最低位置的升降变化过程中，锯条往复运动的中心点相对于荒料的中心位置始终不变，先进的砂锯都配备有不需要中途停机即可调节连杆长度的自动调节机构，以消除因锯条与荒料相对位置变化和锯条磨损后出现的台阶对荒料的冲击，减少有害震动对锯机寿命的影响，提高加工板材的质量和加工效率。连杆长度的机械式调节机构通常为偏心轮调节方式、偏心轮的转动靠与其连接的棘轮棘爪或蜗轮蜗杆系统驱动、编码器和传感器控制偏心轮的启动和停止。有的砂锯采用圆弧导轨用于锯框升降支承和导向，无须连杆长度调节机构，是目前理想、先进机型的砂锯。 

6、混合砂浆的循环系统和砂浆喷淋机构 

砂浆泵是该循环系统的核心，一台大型砂锯，其砂泵的流量可达450～4500L/min，驱动电机的功率30～36kW，砂浆扬程7.5～12.5m，每小时可以将砂浆池中的砂浆混合液完成100次以上的彻底循环。一些大宽度砂锯，砂泵电机功率和流量更大。在砂泵的内腔、叶轮外表面、输送阀门内腔、输送管路内表面都衬有超强耐磨的可更换橡胶衬垫，以承受快速流动的砂浆对这些部位的磨蚀，便于维修。 

位于锯机顶部的砂浆喷淋器多采用往复移动和摆动式结构，旋转式喷淋器已很少使用。往复移动式喷淋器的喷淋轨迹是一个宽度可以调节的矩形，喷淋宽度可随锯切荒料宽度的改变而调节，结构简单。但相当于曲柄滑块运动方式的喷淋小车，其运动速度是不均匀的，所以砂浆的喷洒均匀性的差别。摆动式喷淋器可以弥补上述缺陷，但结构较复杂，维修费用高。 

7、钢砂分离、钢砂投放和石灰混合装置 

电控式钢砂投放器，是任何加工花岗石砂锯不可缺少的机构。其作用是在锯切过程中，以精确、恒定的数量将新钢砂补充加入到混合砂浆中，保持切割用砂浆混合液具有恒定的磨削能力。使用连杆、棘轮等机构的老式控制机构已经过时。新型装置采用也与带电机的减速直连、固定在耐磨钢砂漏斗上的供料盘，钢砂供应量有600公斤和900公斤两种形式供选择。钢砂供应量的调整(调整范围大约是1～60kg/h)完全是由砂锯的电控柜自动控制完成的，如果需要，也可以由安装在电控柜内的人工控制装置完成。这种新型的钢砂投放器完全适合于现代机型全自动供应钢砂的需求，也可以安装在传统机型上，改进提高生产效率。 

与现代砂锯配套的石灰装填、混合装置，必须具备保持石灰恒定的百分比。石灰的浓度是由装填器内粉状石灰的投放剂量控制器保证的，液位传感器向石灰装填器发出装填信号、气动阀门开启、加入石灰，加石灰的时间等都是由时间继电器预先调定、可以自动工作的。 

钢砂分离器又称钢砂回收器，其作用作用是回收砂浆混合液中可用的钢砂，排除粒径很小(通常小于0.4mm)已经不能再参与切割或切割效果很差的钢砂。虽然其工作过程是自动完成的，但砂浆分离成功与否是由合理的砂浆排放时间和排放间隔时间决定的，这两个时间需要凭操作人员不断的摸索、试验、检测得出的，经验公式只起辅助计算作用。不论采用什么形式的分离元件，目前的钢砂分离器都可以准确无误地按照指令工作。 

8、立柱、框架和锯框升降机构 

砂锯的立柱和框架的锯框、吊臂、喷淋和升降等机构的安装基础，上小、下大的锥形铸铁立柱具有刚性、强度和稳定性俱佳的特性，与焊接结构件框架组成立体空间支架。 

锯框升降螺杆的直径70～90mm，上传动轴系统与电机驱动的减速器、变速器直联，分快速和慢速进给两个速度档，慢速档的速度可以调节，以适应不同落锯速度的要求。 

不锈钢板制成的导轨密封和锯机密闭装置，确保了砂锯导轨防尘和砂浆向外喷溅效果。 

9、控制系统 

砂锯控制系统包括锯机运行控制、报警控制。先进的砂锯控制柜装有液晶或电子显示屏和新型PLC可编程序控制器的强电和弱电控制系统，可以自动控制锯机整个的生产过程，并从锯框升降传动、锯框摆动、砂浆喷淋器、钢砂供应器、连杆及连杆自动调节等部件的传感器、编码器直接接收脉冲信号，从液压张紧器、主电机等部位接收电讯号，监控锯机各个部位的工作情况，一旦出现问题立即停机报警，在屏幕上显示故障部位和排除故障的方法。可以分段设定锯切工艺参数，以适应在同一车上加工不同高度荒料等要求。 

10、荒料车 

随着锯机加工宽度的增加，每车荒料体积不断增大，有时满载荒料的重量甚至超过50吨，传统的两排6个车轮的荒料车显得单薄了。所以许多砂锯的荒料车中间部位在增加2～3个车轮，提高荒料车的承载能力，减少变形。 

二、多绳金刚石串珠锯 

多绳串珠锯是一种利用多根金刚石串珠绳锯切花岗石大板的新型设备，虽然正式投入使用仅有短短几年时间，但机型和结构已经有了很大的更新和改进。新型多绳串珠锯的结构和工作原理与串珠整形机相似，在主、从动飞轮上有多个沟槽，限制和导引串珠绳的运动；每根串珠绳的长度已经由最初的70m，缩短到20m左右，串珠绳的张紧机构也由单根重力张紧改进为整体液压张紧，设备占地面积缩小，结构紧凑，配备机械手式自动卸板机后，设备的自动化水平更高。 

单从锯切加工的直接成本看，多绳串珠锯切花岗石板材的成本稍高于框架锯机，但从整个辅料供应、消耗，废渣排放、清运，锯机管理等方面综合考虑，多绳式串珠锯加工花岗石的成本略低于框架锯机。这种新型锯切设备是否像有些人认为的那样，最终取代传统砂锯加工花岗石大板，还需经过时间的考验。 

三、大直径圆盘锯机 

安装直径2.5～5m金刚石锯片的圆盘锯机也可以切割花岗石大板，特别适合加工不同厚度的板材。例如直径5m的锯片可以锯切高度2.2m的花岗石大板。锯片直径3m以下的圆盘锯机通常采用锯片升降或横梁升降、荒料车固定式结构。锯片直径超过3m的圆盘锯机则采用锯片升降、荒料随荒料车运动的单柱式结构。理论上讲，在荒料车导轨长度足够的条件下，多长的荒料都可以锯切。

大直径圆盘锯机自动化程度很高，配有自动分片、加工过程的自动循环控制、故障检测系统，可以联网控制，实现无人操作，一旦出现问题，与锯机控制系统联网的个人电脑立即显示出设备出现故障的排除方法。从加工成本方面考虑，这种圆盘锯机只能作为加工花岗石大板补充设备，不能取代框架锯机。 

四、链臂式花岗石大板切割机 

加工花岗石或其它硬质石材的链臂式锯机采用链臂摆动的门结构，是专门加工条石、整形荒料或切割石材大板的设备。其整机结构与单锯条整形机相似，切割刀具与开采大理石的链臂式锯机相同，加工花岗石时，采用结块金刚石切割刃。加工时，链臂两端的支承座沿立柱交替升降，形成链臂相对于石料的摆动运动，摆动半径25m，这相当于一个直径50m的金刚石锯片在切割石材。因此允许装有金刚石结块的切割链以较低的运动速度，满足加工花岗石的要求。该机切割花岗石时，可以达到250mm/h的落锯速度。与大直径圆盘锯机一样，链臂摆动式龙门锯机适用于锯切不同厚度的花岗石板材或整形荒料用。 

上面介绍的是国外先进砂锯和其它花岗石大板加工设备的基本概况。国内生产的加工花岗石大板的砂锯，加工宽度一般在3.3m之内，连杆也多为木制结构，液压张紧器处于试制阶段，锯机总体性能只相当与国外80年代末或90年代初水平。因为受到直径超过2.5m金刚石锯片基体制造水平的限制，国内生产的圆盘锯机，可安装的锯片的最大直径2.5m。国内已经有企业准备开发链臂摆动式龙门锯机，而多绳金刚石串珠锯国内还未见生产。