淺談國(guó)內(nèi)石材加工機(jī)械設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展.doc

淺談國(guó)內(nèi)石材加工機(jī)械設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展石材加工設(shè)備包括了鋸切加工設(shè)備、磨拋加工設(shè)備、異型加工設(shè)備。石材設(shè)備跟隨著整個(gè)石材行業(yè)一同蓬勃發(fā)展，但是中國(guó)的石材行業(yè)還是一個(gè)新興的行業(yè)，石材加工設(shè)備及其應(yīng)用還有不足之處，與國(guó)際先進(jìn)水平還有一定差距，對(duì)這些現(xiàn)狀需要我們總結(jié)和認(rèn)清，同時(shí)對(duì)石材加工設(shè)備的發(fā)展也有所展望。關(guān)鍵字：金剛石圓盤鋸、樹脂磨具、多維數(shù)控前言石材體驗(yàn)網(wǎng)認(rèn)為，天然石材由于具有質(zhì)感好，外觀莊重，設(shè)備及無力化學(xué)性能良好（如耐壓、耐磨及耐腐蝕）等優(yōu)點(diǎn)，自古以來就成為一種優(yōu)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世紀(jì)，歐洲才出現(xiàn)了第一臺(tái)用于加工石材的設(shè)備，這給石材加工行業(yè)帶來了一場(chǎng)革命，從此，石材加工開始從手工操作向設(shè)備化方向發(fā)展。改革開放二十多年來，我國(guó)石材工業(yè)取得了快速發(fā)展，同時(shí)石材裝備水平也不斷地提升。石材業(yè)先后出現(xiàn)了世紀(jì)80年代末至90年代末至本世紀(jì)初期兩次引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)裝備的高潮，在此帶動(dòng)下國(guó)產(chǎn)石材裝備制造水平也迅速提高。當(dāng)然，如果是縱比，也就時(shí)說與自身的過去比，我國(guó)石材業(yè)裝備長(zhǎng)足的發(fā)展是毋庸置疑的；而橫比，即與國(guó)際上石材業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家比，業(yè)內(nèi)認(rèn)識(shí)都會(huì)承認(rèn)存在差距。本文按石材加工方式的不同，就國(guó)內(nèi)石材裝備情況及發(fā)展趨勢(shì)，做簡(jiǎn)單分析。鋸切加工設(shè)備石材的鋸切加工設(shè)備種類很多，但目前仍以框架式鋸機(jī)和靜安是圓盤式鋸機(jī)為主?？蚣茕徶饕射徔颉㈡湕U、立柱框架、鋸條等部件組成。其工作原理為裝在鋸框上的鋸條在連桿的帶動(dòng)下隨著鋸框作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連續(xù)向下作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)石材的鋸切加工。最早的框架式鋸機(jī)由于所使用的刀具是鋼條和砂料，故被稱為鋼砂鋸。當(dāng)今鋼砂鋸的發(fā)展趨勢(shì)是自動(dòng)化和大型化。比如，目前世界上做大的框架據(jù)一次可生產(chǎn)120塊板材，鋸條行程為80厘米。另外，鋸機(jī)的鋸切工藝參數(shù)可在一定范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)，連桿行程實(shí)現(xiàn)不停機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償。由于鋼砂鋸要消耗大量的鋼砂和石灰，加工后所產(chǎn)生的大量廢鋼砂漿很難處理，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，而且噪音很大，因此，目前框架據(jù)的一個(gè)引人注目的發(fā)展動(dòng)向時(shí)采用鑲焊金剛石燒結(jié)塊為刀頭的鋸條。1970年意大利首先推出了兩種使用金剛石刀頭鋸條的大型框架鋸機(jī)。一種可鋸切的大理石荒料寬度為2米，長(zhǎng)度為3.5米，一次可鋸切2厘米厚的板材100塊，生產(chǎn)效率比普通框架鋸機(jī)提高20%。目前，這種金剛石的鋸條主要局限在大理石的加工中，還不能用于鋸切花崗石等較硬的石材。原因時(shí)框架鋸的鋸條作往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)致使金剛石的燒結(jié)塊刀頭上的金剛石磨料后部無法形成拖尾狀支撐，把持力小，容易從胎體上脫落。因此，用框架鋸來鋸花崗石大板一直沿用鋼砂鋸。由于框架鋸的鋸切過程是非連續(xù)性的，鋸切速度慢，一般不超過2，這么低的切割速度嚴(yán)重地地制約了加工效率的提高。因此，一種新的石材加工設(shè)備金剛石圓盤鋸機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，該鋸機(jī)主要由機(jī)架、鋸片驅(qū)動(dòng)電機(jī)及金剛石圓鋸片、升降進(jìn)給導(dǎo)向裝置、鋸片平移導(dǎo)軌等組成，其工作原理為裝在主軸上的金剛石圓鋸片作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和在橫梁導(dǎo)軌上作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過升降進(jìn)給導(dǎo)向裝置，實(shí)現(xiàn)鋸片的上下運(yùn)動(dòng)和準(zhǔn)確吃刀。與框架鋸相比，圓盤鋸的鋸切先速度可達(dá)3045，從而極大地提高了加工效率。因此，目前圓盤鋸機(jī)是石材鋸切加工中運(yùn)用最為廣泛的鋸切設(shè)備。但是另一方面，圓盤鋸機(jī)的鋸切深度受到了鋸片直徑的限制，一般不能超過鋸片直徑的。1980年德國(guó)研制成功直徑達(dá)5米的圓鋸片，據(jù)稱是世界上最大的圓盤鋸機(jī)。但是，由于鋸機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸不能完全有效地支承較大重量的圓鋸片沿空間垂直平面進(jìn)行鋸切，同時(shí)，由于鋸片的直徑太大，致使鋸路不平直，因此從技術(shù)上說，圓鋸片難于做得很大。雖然圓鋸片的鋸切線速度比框架高的多，但從鋸切深度和一次鋸切的板材數(shù)量上說，圓鋸片不如框架鋸，所以在石材大板生產(chǎn)中，圓鋸片鋸機(jī)在短期內(nèi)還不能完全替代框架鋸。為了進(jìn)一步提高石材加工的效率，人們?cè)趩纹瑘A盤鋸的基礎(chǔ)上提出了組合鋸，即將多片圓盤鋸以一定的間隔裝在用一主軸上用時(shí)對(duì)石材進(jìn)行加工。雖然從鋸機(jī)的結(jié)構(gòu)上，組合鋸與單片圓盤鋸并沒做太多的改進(jìn)，但是由于組合鋸鋸片數(shù)目可多達(dá)上百片。因此，一次加工可以生產(chǎn)上百片毛板，使得生產(chǎn)效率大為提高。另一方面，為了提高石材加工的自動(dòng)化程度，人們?cè)谟媒M合鋸機(jī)將石材荒料鋸切薄板的同時(shí)，用水平鋸機(jī)將石材薄板鋸切成板條，這種垂直鋸切和水平鋸切集中在一臺(tái)機(jī)器上完成的設(shè)備陳偉雙向切機(jī)。雙向切機(jī)選在多為生產(chǎn)線中的主機(jī)，它是近代石材工業(yè)中發(fā)展最為迅速的一種設(shè)備。用雙向切機(jī)進(jìn)行加工，生產(chǎn)效率可大為提高，而生產(chǎn)成本大幅度降低。國(guó)內(nèi)石材行業(yè)應(yīng)用的金剛石框架和花崗石砂鋸，主要時(shí)進(jìn)口意大利設(shè)備。進(jìn)入二十世紀(jì)后，國(guó)內(nèi)先后有幾家公司開始消化吸收意大利大板加工設(shè)備的技術(shù)，生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)框架據(jù)和花崗石砂鋸，但是由于關(guān)鍵技術(shù)沒有掌握，在工作效率、切割成本以及連續(xù)無故障運(yùn)行等方面與意大利設(shè)備還存在較大差距。廣東利達(dá)、福建盛達(dá)、廣東科達(dá)、濟(jì)南恒運(yùn)達(dá)等企業(yè)均生產(chǎn)框架據(jù)和砂鋸。上海飛宙公司引進(jìn)意大利BM公司的技術(shù)生產(chǎn)的花崗石砂鋸，質(zhì)量及性能較好，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率較高。大理石排鋸在國(guó)內(nèi)應(yīng)用量較大，而且國(guó)產(chǎn)設(shè)備相對(duì)成熟，主要存在問題時(shí)鋸框?qū)к壪到y(tǒng)及液壓漲緊系統(tǒng)故障較多，意大利設(shè)備以雙連桿為主，而且國(guó)產(chǎn)設(shè)備以單連桿為主。山東華興已設(shè)計(jì)出靜壓導(dǎo)軌和雙連桿驅(qū)動(dòng)的金剛石框架鋸，今年將推向市場(chǎng)?；◢徥颁徳趪?guó)內(nèi)石材行業(yè)應(yīng)用情況較差，除少數(shù)較大企業(yè)及外資企業(yè)能夠正常使用外，大部分企業(yè)的砂鋸基本處于停產(chǎn)狀態(tài)，主要原因是國(guó)內(nèi)缺少砂鋸切割工作的操作管理經(jīng)驗(yàn)，特別是砂鋸的砂漿配料及供漿系統(tǒng)與意大利石材企業(yè)相比，還存在較大的差距。國(guó)內(nèi)大理石框架鋸鋸條數(shù)量主要時(shí)80條、400條；花崗石砂鋸鋸條數(shù)量主要有120條、156條框架鋸的發(fā)展主要時(shí)向著高速切削、鋸條超薄方向發(fā)展，砂鋸主要時(shí)朝著大型多鋸條方向發(fā)展。目前山東華興已研究出新型花崗石砂鋸，正在進(jìn)行研究試驗(yàn)，該項(xiàng)技術(shù)成功后，將是砂鋸的切割效率提高10倍以上，將極大地推動(dòng)花崗石大板切割技術(shù)的進(jìn)步。國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)采用金剛石串珠繩鋸進(jìn)行切割，繩鋸切割大幅面板材主要存在平面度誤差比較大的問題，厚度要求嚴(yán)格時(shí)，切削出的板材需要進(jìn)行定厚機(jī)定厚，切割成本較高。另外，在進(jìn)行碑石切割及條石切割時(shí)，主要采用金剛石圓盤鋸石機(jī)，配套專用切割機(jī)進(jìn)行加工。目前有多片條石切割機(jī)、條石齊頭切割機(jī)、蘑菇石專用切割機(jī)。磨拋加工設(shè)備石材的磨拋加工設(shè)備，按加工的自動(dòng)化程序可分為單塊作業(yè)的磨拋機(jī)和連續(xù)作業(yè)的磨拋機(jī)。各種磨拋加工都采用了垂直軸恒壓端面加工，這是因?yàn)榇怪陛S加工時(shí)工具與工件之間為面的接觸，加工面積大，加工效率高。目前以手扶式磨機(jī)及多頭連續(xù)磨拋機(jī)運(yùn)用最為廣泛。手扶式磨拋機(jī)是飾面石材的傳統(tǒng)磨拋加工設(shè)備。其基本結(jié)構(gòu)由主搖臂、副搖臂、主電機(jī)、主軸和加壓裝置、立柱、搖臂基座、升降電機(jī)及絲桿、扶手等組成。該機(jī)工作原理為主電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)使垂直安裝的主軸和安裝在主軸下的磨盤作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使用扶手借助兩節(jié)搖臂可使磨盤沿著石材制品表面移動(dòng)和在有限范圍內(nèi)上下移動(dòng)，通過加壓裝置或人工加壓時(shí)磨盤上磨石對(duì)石材便面產(chǎn)生磨削作用，從而完成研磨拋光作業(yè)。它在同一臺(tái)機(jī)床上通過手工更換磨盤的方法，可相續(xù)完成粗磨、半細(xì)磨、細(xì)磨、精磨、拋光的全部作業(yè)。其主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，投資少，但工人的老公強(qiáng)度大，所能加工的板材面積有限。由于通過工人眼睛觀察來確定不同粒度磨盤的更換，所以要求工人技術(shù)水平較高，而產(chǎn)品的最終質(zhì)量也會(huì)因人而異。目前此設(shè)備主要用于異型板材的磨拋加工。多頭式連續(xù)磨拋機(jī)是一種新型先進(jìn)的研磨拋光設(shè)備，它通過在生產(chǎn)線上安裝多個(gè)不同的磨塊和拋光塊，一次性完成石材的粗磨、細(xì)磨、精磨、拋光的全部加工過程。該機(jī)主要由磨頭、磨頭電機(jī)、磨盤傳動(dòng)架、機(jī)架、自動(dòng)傳送帶及傳動(dòng)軸、總控制盤、磨盤控制盤、油壓站、噴水冷卻裝置等組成。連續(xù)多頭磨拋機(jī)加上的自動(dòng)化程度高。操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)效率高，可靠性好，生產(chǎn)損耗少，而且加工精度高，磨拋板材的質(zhì)量穩(wěn)定，該設(shè)備在國(guó)內(nèi)外已被廣泛采用。同時(shí)它也有一些缺點(diǎn)，比如安裝調(diào)試復(fù)雜，投資大，生產(chǎn)成本高，而且只能用于加工平面板材，對(duì)于異形板材的加工并不使用。目前此設(shè)備正被廣泛用于普通平板的加工，特別是大面積飾面板材的加工。國(guó)產(chǎn)連續(xù)磨拋生產(chǎn)線，近幾年也大量地被國(guó)內(nèi)石材企業(yè)使用，如廣東科達(dá)、福建盛達(dá)、廣東合升等企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)磨拋機(jī)也大量應(yīng)用在國(guó)內(nèi)石材加工業(yè)，山東華興已研制出連續(xù)磨拋生產(chǎn)線，并于去年銷售越南、哈殺克斯坦等國(guó)家。石材磨光技術(shù)也不斷發(fā)展，近幾年樹脂磨具也廣泛取代了菱苦土磨具，金剛石磨具也被大量地應(yīng)用。石材磨光設(shè)備主要發(fā)展方向是采用電氣控制新技術(shù)，將光、液、電一體化?，F(xiàn)在大板磨拋設(shè)備的磨拋厚度越來越薄，寬面薄板磨拋技術(shù)將被應(yīng)用。石材磨拋設(shè)備國(guó)產(chǎn)化技術(shù)水平正在與意大利先進(jìn)技術(shù)差距不斷縮小，隨著石材設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)制造及設(shè)計(jì)水平的不斷提高，國(guó)產(chǎn)磨拋設(shè)備將很塊趕超意大利。異型加工設(shè)備由于異型石材制品附加值高，無論是現(xiàn)代建筑或碑石和石材家具制造，對(duì)異型石材制品的要求都與日俱增。石材的異型加工若用人工或單工序設(shè)備加工，則勞動(dòng)量大，生產(chǎn)效率低，拋光成本高，難于滿足質(zhì)量要求；而且運(yùn)用精鋼是工具損耗快。因此，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了很多專門針對(duì)異型石材設(shè)計(jì)的設(shè)備。異型石材加工設(shè)備按制品加工形狀的不同可分為兩類：一類是用來加工等截面的石材異型制品，或者截面形狀相識(shí)，但面積不等的異型回轉(zhuǎn)體制品；另一類用來加工截面形狀不等的空間立體制品，二者控制維數(shù)是不同的。針對(duì)異型石材制品的加工形狀不同，對(duì)設(shè)備的要求也是不同的。對(duì)于用來加工等截面的石材異型制品，或者截面形狀不等的異型回轉(zhuǎn)體制品，以金剛石串珠繩鋸和高壓水射流技術(shù)為主，而對(duì)于用來加工截面形狀不等的空間立體制品則主要是仿形數(shù)控設(shè)備為主。數(shù)控金剛石串珠鋸是使用柔性刀具加工異型石材制品的數(shù)控加工設(shè)備，主要由繩輪、金剛石串珠、導(dǎo)向輪電機(jī)、機(jī)架、繩輪推進(jìn)設(shè)備等組成。該機(jī)所采用的切削刀具是串珠繩，它利用串珠（金剛石燒結(jié)環(huán)）內(nèi)含有的金剛石顆粒，在石材表面以20或更高的線速度高速運(yùn)動(dòng)。切割石材適合于加工體積大，厚度大的異型石材制品。繩鋸具有較高的切割效率和較大的切割面積，使用靈活，而且無噪音、無振動(dòng)，并可獲得光滑的切割表面。目前開發(fā)的串珠鋸，已從只能安裝一根金剛石串珠繩的單繩式串珠鋸發(fā)展到可同時(shí)安裝60根串珠繩的多繩式金剛石串珠鋸。與早期的占地面積很大的多繩串珠鋸相比，今日的多繩串珠鋸已經(jīng)變得更加輕巧實(shí)用，設(shè)備外型尺寸與普通的串珠整形機(jī)相差無幾。高壓水射流技術(shù)時(shí)以高壓水射流或磨料射流為切割手段的石材加工技術(shù)，以異型石材制品的加工為突破進(jìn)入石材加工領(lǐng)域并在石材加工中應(yīng)用發(fā)展得很快。這是一種刀具簡(jiǎn)單，無粉塵污染，低噪音，切口狹窄的切割技術(shù)。在石材行業(yè)，它主要用于石材拼花板材的加工和各種平板材類石材標(biāo)志加工，而且產(chǎn)品批量大，精度高。數(shù)控高壓水射流切割機(jī)由高壓水泵、工作主機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)三部分組成。這一技術(shù)裝備遠(yuǎn)比現(xiàn)在生產(chǎn)使用的加工設(shè)備造價(jià)低，產(chǎn)品加工成本低，功耗低，而且磨損料和水可回收利用，設(shè)備應(yīng)用范圍廣，時(shí)我國(guó)石材工業(yè)發(fā)展中值得重視的一項(xiàng)很有前景的新技術(shù)。由于有關(guān)技術(shù)和關(guān)鍵的問題還未得到完全徹底解決，故在國(guó)內(nèi)石材加工中好沒得到廣泛應(yīng)用。雖然繩鋸機(jī)和高壓水射流切割機(jī)在異型石材的加工中的到了廣泛的運(yùn)用，但是從嚴(yán)格意義來說，這兩種設(shè)備并不能完成真正的三維石材制品的加工。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)截面形狀不等的空間立體制品，出現(xiàn)了各種多功能、高效率的數(shù)控加工設(shè)備。這些加工設(shè)備可以通過編程來完成多種復(fù)雜形狀的石材異型制品加工，如回轉(zhuǎn)體、主體雕刻制品加工、平面雕刻加工。這種加工設(shè)備的最大優(yōu)點(diǎn)是一次裝夾可以完成多工序作業(yè)，加工質(zhì)量和加工精度都很高，很適宜加工復(fù)雜的輪廓，缺點(diǎn)是只能單件生產(chǎn)，而且對(duì)刀具的技術(shù)要求很高。目前。國(guó)內(nèi)石材異型加工設(shè)備也有幾十種，但是與意大利等先進(jìn)設(shè)備相比，還存在很大差距。國(guó)內(nèi)少數(shù)大型石材加工企業(yè)，近幾年從意大利引進(jìn)數(shù)控異型加工設(shè)備，進(jìn)行復(fù)雜的異型石材加工，進(jìn)口異型加工設(shè)備主要有石材加工中心、臥式數(shù)控加工機(jī)床、立式數(shù)控加工機(jī)床、數(shù)控臺(tái)面加工機(jī)床等。石材異型加工有許多工序，即使是大企業(yè)，也是靠手工完成，特別是不規(guī)則形狀表面的磨拋光，基本上是靠手工完成。國(guó)產(chǎn)異型加工設(shè)備雖然有許多品種，但真正功能強(qiáng)的數(shù)控加工機(jī)床還沒有，主要時(shí)簡(jiǎn)單的數(shù)控（二軸聯(lián)動(dòng)、三軸聯(lián)動(dòng)）機(jī)床，再就是采用成形刀具進(jìn)行異型加工。異型石材加工設(shè)備的發(fā)展空間較大，主要方向就是多維數(shù)控，異型石材的設(shè)備磨拋光技術(shù)，各種復(fù)雜空間曲面的加工設(shè)備及刀具，可以借鑒金屬數(shù)控加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)，用于石材異型加工設(shè)備。石材平面異型加工設(shè)備工藝較成熟，數(shù)控金剛石串珠繩鋸，數(shù)控水刀切割機(jī)，三維數(shù)控銑床等異型加工設(shè)備已經(jīng)成熟，并廣泛應(yīng)用于石材加工。圓弧石材、球形石材的切割及磨拋技術(shù)相對(duì)成熟。異型磨邊設(shè)備（特別是各種圓弧邊），近幾年不斷推向市場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)了多頭連續(xù)磨削、磨光，設(shè)備化水平不斷提高。應(yīng)該指出，石材設(shè)備除