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石材的切割加工
發(fā)布時(shí)間：2012.08.13 瀏覽次數(shù)：
天然石材（nature stones）：建筑物的裝飾材料,自然本色、絢麗多彩、美觀耐用、豪華氣派，現(xiàn)代高檔建筑裝飾的理想選擇。
我國(guó)石材資源極為豐富，目前已探明的花崗石儲(chǔ)量達(dá)千億m3，有150多個(gè)花色品種，大理石儲(chǔ)量為2000億m3，有390多個(gè)花色品種，其資源儲(chǔ)量及花色品種占首位。
石材加工由平面板材為主向平面板材、圓柱體、多面體、曲面體、雕刻品等多品種石材制品發(fā)展。采用鑿子和鏨子等進(jìn)行剝落和研磨的手工方式加工石材的傳統(tǒng)加工方法，有著悠久的歷史，但粉塵和勞動(dòng)強(qiáng)度大，工效低，尺寸精度和表面質(zhì)量較差。從本世紀(jì)70年代至今，陸續(xù)研制出各種專用機(jī)械加工石材設(shè)備，如金剛石繩鋸、金剛石鋸切機(jī)、立式雕刻機(jī)、多功能數(shù)控加工中心等，其工作效率大大超過了手工加工，并且實(shí)現(xiàn)了石材的工業(yè)化批量生產(chǎn)。
1．金剛石鋸切機(jī)加工
金剛石鋸切工具（diamond sawing tools）：切削性能和抗磨損性能優(yōu)良，在石材等許多工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但金剛石鋸片造價(jià)較高，其使用壽命直接影響石材的加工成本。因此，在正確選擇鋸片的同時(shí)，應(yīng)采用合理的鋸切工藝參數(shù)，以提高鋸片使用壽命和切割效率。
（1） 金剛石鋸片的磨損
金剛石鋸片(diamond blade)的磨損性能是反映鋸切工藝參數(shù)合理性、鋸切工具性能、石材可鋸切加工性的重要指標(biāo)之一。
典型的金剛石磨損過程為：金剛石出刃→達(dá)到工作高度→破碎→結(jié)合劑磨蝕→金剛石再出刃→磨粒破碎→磨粒完全脫落。
金剛石磨粒的磨損過程中，不斷進(jìn)行的微破碎、局部破碎過程使得新的切削刃不斷產(chǎn)生，鋸片處于鋒利切削狀態(tài)，切削效率高，切削功率消耗降低，但鋸片使用壽命降低；而金剛石的不斷磨平和拋光，會(huì)使切削刃鈍化，切削力增大，切割效率降低，而鋸片的使用壽命有所提高。
（2）鋸切工藝參數(shù)選擇
鋸切工藝參數(shù)中，鋸切速度對(duì)鋸片磨損性能影響大，它主要是通過引起鋸切溫度和機(jī)械載荷的變化，導(dǎo)致金剛石磨粒產(chǎn)生不同形態(tài)的磨損。在低速區(qū)，機(jī)械載荷對(duì)鋸片磨損起著主要作用，增大鋸切速度，單顆金剛石磨粒切削厚度及有效切削面積減小，因此，機(jī)械載荷隨之減小，鋸片徑向磨損減小，金剛石磨損形態(tài)以磨平、脫落為主；在高速區(qū)，機(jī)械載荷沖擊及熱載荷對(duì)鋸片磨損有決定性影響，隨著鋸切速度的提高，熱載荷及機(jī)械載荷沖擊作用增大，鋸片磨損加劇，金剛石磨粒以破碎形式居多。
鋸切深度和進(jìn)給速度的改變主要是通過引起機(jī)械載荷的變化影響鋸片磨損性能。增大鋸切深度或進(jìn)給速度，單顆金剛石磨料切削厚度隨之增大，切削載荷增大，鋸片磨損加劇。此外，增大鋸切深度，還會(huì)使金剛石磨粒與巖石接觸弧長(zhǎng)隨之增大，由于摩擦作用，金剛石磨損形態(tài)以磨平為主，切削刃變鈍，從而使切削載荷增大，鋸切過程不穩(wěn)定。在相同鋸切率情況下，采用大鋸切深度小進(jìn)給速度時(shí)，金剛石磨粒的切削厚度相對(duì)減小，切削路徑長(zhǎng)，金剛石磨粒的磨損形式以熱載荷作用導(dǎo)致的磨平為主，而破碎的磨粒數(shù)減少；采用小鋸切深度、大進(jìn)給速度時(shí)。金剛石磨粒的切削厚度增大，切削路徑短，此時(shí)，金剛石磨粒的磨損形式以機(jī)械載荷及其沖擊作用導(dǎo)致的金剛石破碎為主。
此外，鋸片本身的形狀，如直徑、齒數(shù)、槽寬等，以及石材的材質(zhì)、冷卻液的選擇等對(duì)鋸切過程也有著重要的影響。因此，在石材的鋸切加工中，需對(duì)多方面因素綜合考慮，以獲得理想的鋸切效果。
（3）石材鋸切機(jī)加工方法
1）圓筒切機(jī)加工 用金剛石圓筒切機(jī)可進(jìn)行石材的圓柱面加工，圖1為圓筒切機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。將荒料固定在料車7上，由進(jìn)給電機(jī)4帶動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)橫梁6作垂直方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，主電機(jī)2經(jīng)皮帶帶動(dòng)金剛石圓筒刀具1作旋轉(zhuǎn)切割運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給電機(jī)采用無(wú)級(jí)調(diào)速，其速度范圍為0.9～9mm/min。圓筒金剛石刀具剛度大，加工精度好，效率高。
圖1 圓筒切機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1-圓筒刀具 2-主電機(jī) 3-進(jìn)給傳動(dòng)絲杠
4-進(jìn)給電機(jī) 5-立柱 6-橫梁 7-料車
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