1、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)量及花色品種占世界首位。 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

2、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/machine/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)越，在石材http:/

3、/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

4、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)鋸片磨損性能影響最大，它主要是通過引起鋸切溫度和機(jī)械/machine/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/machine/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http:/www.stonebu

5、/machine/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/machine/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/machine/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/machine/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

6、會(huì)使金剛石磨粒與巖石接觸弧長隨之增大，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，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/machine/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

7、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，以獲得最理想的鋸切效果。 （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)采用無級(jí)調(diào)速，其速度范圍為0.99mm/min。圓筒金剛石刀具剛度大，加工精度好，效率高

8、。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 2）仿形切機(jī)加工 仿形切機(jī)可進(jìn)行石材/曲面的加工，圖2為其結(jié)構(gòu)簡圖。根據(jù)所需曲面形狀，用其它材料制作同形樣板5，并固定在橫梁6上；與鋸片3同直徑的靠輪4，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿樣板5作曲面運(yùn)動(dòng)，并控制液壓缸9上下位移；以帶動(dòng)金剛石鋸片3的主軸作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。金剛石鋸片3由電機(jī)帶動(dòng)，作主切削運(yùn)動(dòng)。鋸片的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由主軸橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和液壓缸垂直運(yùn)動(dòng)合成。因此，石材/橫向廓形由樣板的形狀所決定。當(dāng)靠模輪在樣板上完成一次橫向行程后，由電機(jī)

9、帶動(dòng)橫梁6沿縱向?qū)к?運(yùn)動(dòng)，其縱向位移距離等于鋸片寬度，然后再進(jìn)行橫向切割，重復(fù)上述動(dòng)作即可切出所需尺寸的石材/曲面。仿形切削適于大批量生產(chǎn)，可以切割各種凹凸曲面。1-工作臺(tái) 2-石料 3-鋸片 4-靠輪 5-樣板6-橫梁 7-操作臺(tái) 8-縱向?qū)к?9-液壓缸 3）數(shù)控機(jī)床加工 加工石材/的數(shù)控機(jī)床主要有：數(shù)控車床和數(shù)控銑床。圖3為數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)簡圖。金剛石刀具由計(jì)算機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)三個(gè)坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)和坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，以加工各種異型曲面。操作人員可直接在計(jì)算機(jī)的屏幕上，對(duì)被加工石材http:/www.stoneb

10、/的圖樣進(jìn)行造型設(shè)什，并按加工順序在屏幕上演示全部加工運(yùn)動(dòng)軌跡（可進(jìn)行剪裁、編輯和修改）并根據(jù)其廓形編程。符合要求后，將設(shè)計(jì)的石材/廓形轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工程序，輸入到機(jī)床的控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)發(fā)出位移和速度指令，以控制機(jī)床伺服系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)刀架完成各坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各種曲面的加工。數(shù)控機(jī)床加工精度高，但相應(yīng)地加工成本也高。1-床身 2-工件 3-主軸箱 4-主軸 5-橋架馬達(dá)6-橫梁 7-金剛石切片 8-切片升降導(dǎo)軌 9-切片升降電機(jī)10-橫向運(yùn)動(dòng)電機(jī) 11-金剛石切片動(dòng)力頭12-磨頭 13-縱向橋

11、架 2金剛石繩鋸加工 （1）金剛石繩鋸結(jié)構(gòu) 金剛石繩鋸（diamond wire saw）由彈性橡膠套、載體金屬絲網(wǎng)、金剛石環(huán)塊與連接件組成。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。金剛石環(huán)塊安裝在金屬絲網(wǎng)上，兩環(huán)塊間墊以特殊橡膠套，用來保護(hù)金屬絲網(wǎng)，同時(shí)使繩鋸有較高的柔性。金剛石環(huán)塊可用電鍍法將金剛石顆粒固定在環(huán)上，也可用燒結(jié)法制備。燒結(jié)法制備的金剛石環(huán)塊更耐磨損，并有自銳性，使用壽命較長。金屬絲網(wǎng)使繩鋸具有足夠的強(qiáng)度。在絲網(wǎng)中供冷卻液，使其容易進(jìn)入切削區(qū)內(nèi)，以冷卻潤滑金剛石環(huán)塊，并能清除磨屑使鋸切順利進(jìn)行。（2）繩鋸的安裝 金剛石繩鋸長度一般根據(jù)需要來選定。因其較長，多做成很多分段，繩鋸是由各分段間利用其端面緊

12、固用的鋼套（或銅套）管螺紋連接，并將繩鋸張緊。繩鋸在安裝前要檢查各個(gè)環(huán)的外徑使其大小均勻一致，其差要小于0.2mm，目的是保證全長上各金剛石環(huán)均勻磨損。繩鋸總長應(yīng)是所需長度的11.5倍，使其能寬松地安裝在設(shè)備上為宜。但另一方面要盡可能的短，以防止工作時(shí)彈跳使繩鋸損壞（見圖5）。 在安裝繩鋸前，先在礦山巖石上用特制鉆具鉆孔。鉆孔要求：在繩鋸水平方向孔徑為80mm，垂直方向孔徑為34mm。繩鋸穿過孔并裝在主動(dòng)輪上，然后用張緊輪張緊并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)繩鋸消除彎曲不離開工件時(shí)即可開始切削。 在天然石材/加工中，直徑為6mm的繩鋸常用于臺(tái)式設(shè)備上。用大型設(shè)備切割大

13、型石材/，可選用直徑16mm的繩鋸。 金剛石繩鋸已在石材/加工、建筑、土木工程中成功使用，但其缺點(diǎn)是繩鋸為柔性刀具，加工尺寸精度較差，表面粗糙度大。 3高壓水射流加工 利用超高壓水射流技術(shù)切割石材/、具有加工效率高、噪聲低、無粉塵污染、石材/切縫窄、加工表面質(zhì)量好、易實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制等特點(diǎn)。同時(shí)可以方便地切割不同硬度、不同厚度的石材/，特別是對(duì)于形狀復(fù)雜的異形石材http:/w

14、/加工，更具有憂越性。 超高壓水射流（ultrahigh pressure water jet）加工設(shè)備主要由以下幾部分組成：供水系統(tǒng)，由水泵、電機(jī)、水箱、過濾器等組成，其作用是提高水壓至3MPa，并供給增壓系統(tǒng)。增壓系統(tǒng)，在液壓泵的作用下，將水壓由3MPa增到300400MPa。蓄能器，其作用是積存一定量的高壓水，以吸收來自增壓器的脈沖水流和工作時(shí)斷續(xù)引起的沖擊，保證工作時(shí)獲得連續(xù)、穩(wěn)定的超高壓水流。噴嘴及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，主要采用寶石制造的噴嘴，其直徑據(jù)石材/硬度及厚度選擇，一般選擇0.150.75mm。同時(shí)采用加磨料裝

15、置，使磨料與水混合，共同對(duì)石材/進(jìn)行切割。磨料一般采用石榴石。 水射流切割石材/的原理如圖6所示。當(dāng)高壓水射流進(jìn)入混合室時(shí)，其流速可達(dá)到音速的23倍左右，在磨料入口處產(chǎn)生很大的負(fù)壓，抽吸來自磨料倉中的石榴石磨料。石榴石磨料在水射流的作用下產(chǎn)生較大的沖擊能量，經(jīng)磨料噴嘴射出對(duì)被加工石材/表面產(chǎn)生很大的沖擊力，沖擊強(qiáng)度與射流速度的平方成正比。當(dāng)這種沖擊強(qiáng)度達(dá)到和超過石材/的抗壓強(qiáng)度極限時(shí)，在射流沖擊處形成粉末狀的石材/切屑，沿著磨料水射流噴嘴的運(yùn)動(dòng)方向，在石材/上形成切