广东恒辉建设集团股份有限公司
摘要：目前金刚石绳锯机的应用发展在参观了大量的国内外矿山，以及充分研究各种切割状况、切割工艺的基础上，采用双变频及PLC的独特控制系统设计。该设计的核心是能够实现在切割过程中机器可以根据自身的负载来自动控制绳锯机的进给速度，维持串珠绳在作业过程中保持均衡的张力，进而延长串珠绳的使用寿命以及保证切割过程的连续性。本文就金刚石绳锯机的应用基础分析切割花岗岩的加工工况。
关键词：金刚石串珠绳锯机；花岗岩
一、用于花岗岩切割的金刚石串珠绳锯机的分类
从结构上看，目前所有的金刚石串珠绳锯机都是在原理基础上在根据实际需要进行变异设计的，一半由一系列大小轮系（主动轮、被动轮、导向轮、张紧轮等）、动力机械、行走机构、控制系统、冷却系统及等组成。在加工过程中，主要通过对各组导轮空间位置的控制而实现各加工参数（进给量和加工轨迹等）的改变。动力机构是驱动机主动绳轮旋转的机构；行走机构驱动锯机在工作导轨上往复运动，保持串珠绳在去企鹅过程中的紧张力；控制系统则控制、监视主动绳轮，串珠绳的张紧力和行走机构的运动速度等；冷却系统用来提供冷却液。
金刚石串珠绳锯机按动力方式不同，可分为液压式、电动式、内燃机式。其中液压式串珠锯由于开采机械化水平很高已不再采用，内燃机式串珠锯仅用于无电的矿山，目前常用的大多数是电动式。
根据用途和结构的不同，绳锯机可分为移动式和固定式两大类。移动式绳锯机是由多组自由导论组成，安装主动轮的绳锯机沿导轨反向运行，能背离工件运动祈祷进给收绳作用，以保持锯绳的合理拉伸。支承和附属装置都是可以移动的，并且可以人工移动，其底价只用一台小功率的挖掘机即可移动，到轮组可以根据锯切石材的尺寸和轨迹进行调整，具有柔性度高，拆装工艺性好、适应性强的特点。缠住生在到轮组的导引下，可实现各种灵活多变的轨迹切割，理论上可以布满整个空间，移动式串珠绳机主要用于矿山开采，一些小型设备也可用于石材荒料整形。
固定式绳锯机不像开采金刚石绳锯那样，固定式绳锯机不沿导轨运行移动，而采用锯绳沿着荒料快施加向下的推压力锯切石块。常舰控制式绳锯机主要应用于荒料整形、规则板料切割和简单仿形加工。基本站构为机体框架、串珠绳驱动轮、导向轮、横梁框架升降驱动和导向系统、串珠绳张紧系统、电控系统等。
单绳式金刚石绳锯具有设计结构简单，性能稳定、可靠，可快速加工花岗石板材，切割匀性好，金刚石绳锯容易更换，拉紧装置可在理想状态下工作。只需变换导轮间不同厚度的隔片，便可改变加工板材的厚度等优点。一般用于矿山的开采、石材荒料整形、道路或建筑物的修整、拆除、搬迁等，但在石板材的切割和切片等方面比多绳式金刚石绳据的加工效率低。多绳式金刚石绳锯可同时安装多条金刚石串珠绳，用来据切石材或花岗石大板，在同一台多绳式金刚石绳据机上，只要更换不同的金刚石串珠绳、改变串珠绳线速度，就可以方便地切割石材和花岗石大板，通过调整金刚石串珠绳的间距，可以灵活地改变成品板材的厚度，生产效率很高。
二、花岗岩等石材的金刚石串珠绳锯加工
板材切割是石材加工业里加工量非常大的一道工序。通过用金刚石圆据片进行切割，但板材尺寸相对较校单根串珠绳帐可进行大型饭材和超大型板材切割，且厚度不限。单根绳锯较常用于切割很厚的板材或小批量不同厚度的大板材。
近年来开发应用的多绳井排串珠绳切割技术（又称组合绳锯切割技术）。在同一台锯机上，只要更换不同用途的串珠绳、改交串珠绳锯线速度，就可以方便地切割花岗岩或花岗石大板，通过调整串珠绳锯间距，可以灵活的改变成品板材的厚度，在切割尺寸和加工成本方面具有框架锯机无法比拟的优势，因此多绳并排串珠绳锯切割技术广泛的应用于大型板材切割。
板材切割异型石材制品加工：串珠绳局加工异型石材是目前技术含量理想的数控石材加工技术之一，虽然到目前只有20多年的发展历史，但已经称为高附加值异型石材制品加工的主要设备。除常见的串珠绳锯异型石材锯切设备外，还有一些小型台式串珠锯机，专门用于加工拼花、曲先边等异型石材制品。
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三、花岗岩加工时的锯切参数与金刚石串珠绳锯磨损的关系
用金刚石串珠锯锯切花岗岩时，花岗岩是在一定数量金刚石颗粒的作用下被切下的，一方面花岗岩被切割，同时串珠本身也被磨损。串珠绳的磨损与花岗岩的组成部分、晶粒粗细及组织结构、硬度和磨蚀性能有关，业余串珠的金刚石粒度、浓度、结合剂以及切割过程中的工艺参数有很大的关系。
“对号切割”是选择金刚石串珠绳的原则，即所选金刚石串珠的金刚石粒度、浓度、结合剂种类、结合剂硬度等参数应与所切割花岗岩和磨蚀性相适应，不同硬度的花岗岩，采用不同的切割工艺参数。金刚石串珠锯用于花岗岩制品加工，工作参数主要有串珠绳预紧力、进给速度和锯切线速度。在矿山开采中，金刚石串珠绳锯的工作参数主要是指金刚石串珠绳的线速度和预紧力两部分。
预紧力过大或过小，都会影响到串珠据的使用寿命。在切割过程中，预紧力过大，金刚石切入花岗岩过深，使金刚石颗粒破裂的力增加了，如串珠绳的预紧力提高到2100N左右时，金刚石颗粒的损坏具有破裂、崩碎的性质。串珠上金刚石颗粒崩碎的数且明显增多。同时，随着预紧力增大，结合剂磨蚀快，金刚石颗粒从结合剂中露出的高度过大时，颗粒将不再被结合剂牢固地保持在原位而容易发生整个颗粒从串珠上脱落现象.从而使金刚石的消耗量增加.串珠的寿命将急剧降低.预紧力的极限值应受金刚石颗粒自由地从结合剂脱离的限制.理论分析和试验表明，金刚石颗粒裸露出参与工作的高度不应超过其直径的3/8。超出这一数值。金刚石颗粒很容易脱落.因此，金刚石的消耗与顶紧力联系密切，预紧力过小，直接影响回采效率。以石岛红花岗石的回采为例.较理想的串珠锯预紧力在1600~1800N.综合考虑到串珠锯的锯切线速度和锯切效率.顶紧力为1800N较为合适。
研究表明，在一定的预紧力下，存在着一个理想的锯切线速度范围，使串珠绳莫破损较少，锯切率理想。对于石岛红花岗岩矿体的开采，理想的锯切速度为21~23m/s。研究分析加工过程的花岗石岩屑粒度，发现其70%小雨10m，金刚石单刃非常大切削厚度较小，所以金刚石串珠锯锯切花岗石的加工机理主要是磨削和滑擦。当线速度较低时，锯切温度较低，冲击也较小，机械磨损站主要成分。在一定的速度范围内，随着线速度增大，金刚石颗粒的切削厚度减小，颗粒上的载荷也随之减小，锯切中金刚石单刃所受压强小，不具备体积破碎的外界条件。机械磨损相应减弱，耐磨损性能提高。当线速度较高时，锯切温度高，冲击大，由这两方面造成的磨损占主要部分，包括在切割大理石或者是花岗岩时，出现崩缺和崩碎现象。因此，随着线速度增大，虽然机械磨损有所减弱，但由于锯切温度和冲击都增大，使金刚石颗粒破碎家具，石墨化严重，同时结合剂软化使金刚石颗粒脱落增加，故磨损家具，耐磨损性能降低。
四、多绳金刚石绳锯切割花岗岩板材时的注意事项
框架锯机更四核切割大批量的花岗岩薄板，而金刚石绳锯更适合用锯切多规格不同厚度的板材，同时适于加工比较贵重的花岗石，金刚石串珠绳锯机正在有效地改变传统式的往复框架锯机，在切割石材板材方面具有以下很多优点：传统框架锯机相比，锯切每平方米石材的动力消耗减少30%；不需要施加其他的磨粒来切割花岗岩，水处理系统简单；可以快速的在黄疗伤切割板材，其单挑绳切速度可以达到2~2.5O/h，切割的花岗石大板质量更好，平整度更高，平面度公差可控制在0.5mm以内；易于操作，在快速改变锯切板材厚度方面非常灵活；安装占地面积小，节约用地成本。
使用多绳金刚石绳锯切割花岗岩板材时应注意：切割前荒料卓越在顶部和底部整形；荒料应该被安置在两个支撑上，并且用水泥黏结固定；锯绳通常不需要开刃。在锯切中需确定合理的进给速度，由切割过程中钢丝绳所适合的曲率确定，通常由控制柜根据反馈信号进行控制和调整。
多绳金刚石绳锯进行板材锯切时也存在一些不尽人意的地方，尽管问题不大，但也需进一步提高，如锯切材料内部硬度不稳定的石材荒料时，有锯切跑偏的风险。同一块荒料，材料内部可能出现硬度变化，有的部分很硬，有的部分很软。由于金刚石串珠绳有柔性的一面，锯切这种荒料时，比起传统的框架砂锯来，更容易跑偏，造成板材厚度不均。精度不达标的质量问题。另外，由于同样的原因，多绳锯机帐切饭材时，板材表面有的地方呗异常的锯切出有沟槽的风险，这种情况在传统框架砂锯切割时就基本不会发生。
另外，多绳锯设备中的轮系、进给机构、液压系统、控制系统等均要求很高的精度，若精度不够，在切割过程中就不能实现各绳的恒张力，容易出现因组据绳抖动、相邻绳锯相互碰撞干扰等情况导致板材表面质量差，严重的会引起断绳，从而导致整组绳报废。
参考文献
[1] 世邦机器 > 矿石资讯.世邦工业科技集团 2014.05
论文作者:张文江
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/26
标签：串珠论文; 金刚石论文; 锯机论文; 花岗岩论文; 板材论文; 加工论文; 石材论文; 《建筑学研究前沿》2019年15期论文;