懸臂式石材切割機設計說明書

1、懸臂式石材切割機設計說明書懸臂式石材切割機設計說明書1緒論1.1課題提由的背景 目前石材重要的裝飾材料，在建筑裝飾材料上，石 材占有重要的市場地位.隨著我國經(jīng)濟增長的高速發(fā)展。建筑材料業(yè)隨之也保持了與國民經(jīng)濟的同步增長，石材用 量由現(xiàn)了逐年增長的趨勢，石材行業(yè)的發(fā)展空間也越來越 大。石材的最大優(yōu)點是：石材具有天然的花色之美，裝飾后顯示豪華富貴的高檔優(yōu)勢 效果，陶瓷及仿造天然石材就遜色多了。隨著我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的沿海城市和港口城市、發(fā)達的西 方國家和處于經(jīng)濟起飛階段的發(fā)展中國家，超薄石材面磚的 用量的逐年增長，超薄石材面磚已經(jīng)展現(xiàn)了廣闊的發(fā)展空間 因此，拓寬天然石材市場的使用領域，就要將石材做薄

2、，減 輕自身重量，降低成本。超薄型石材面磚，其最大的優(yōu)點是體積小、重量輕、便于 運輸、容易鋪設、色彩斑斕，可以制成普通瓷磚的規(guī)格。所以我們要討論一下石材切割的意義。1.1.1 石材種類及用途介紹 1石材簡介 石材（Stone）作 為一種高檔建筑裝飾材料，多數(shù)人對可用于裝飾的石材的種 類、性能都不甚了了。目前市場上常見的石材主要有大理石、花崗巖、水磨石、合成石四種，其中，大理石中又以漢白玉為上品；花崗巖比大理石堅硬；水磨石是以水泥、混凝土等原料鍛壓而成； 合成石是以天然石的碎石為原料，加上粘合劑等經(jīng)加壓、拋光而成。后兩者因為是人工制成，所以強度沒有天然石材高。二、建筑石材 建筑裝飾用石材有天然石

3、材和人造石材兩 大類， 并以天然石材為主，它是一種高級的裝飾材 料,主要用于裝飾等級要求高的工程中，人造石材屬于較低檔次的裝飾材料，只用于中、低檔的室內(nèi) 裝飾工程中。2種類飾面石材：主要為各種顏色、花紋圖案、不同規(guī)格的天然花崗石，大理 石、板石及人造 石 材，包括復合材、水磨石板材等，品種 有國外進口和國產(chǎn)的，種類繁多。墻體石材：主要用在建筑群體的內(nèi)外墻，規(guī)格各異，如外墻用蘑菇石、 壁石、文化石、幕墻干桂石，天然型、復合型及基礎用不同規(guī)格塊石等。鋪地石材：室內(nèi)外、公園、人行道的天然石材成品、半成品和荒料塊石等。裝飾石材：如壁畫、鑲嵌畫、壁簾、圖案石、文化石、各種異型加工材圓柱、方柱、線 條石、

4、窗臺石、樓梯石、欄桿石、門套、 進門石等。生活用石材：如石材家具、灶臺石、衛(wèi)生間臺板、桌面板等。藝術石材：樓宇大廳、會議室、走廊、展示廳等用石雕、藝雕制品，如名人雕像、飛禽 走獸、浮游生物塑像、石碑、牌坊石、志銘石等。環(huán)境美化石材：這類石材又稱為 環(huán)境石：如路緣石、車止石、臺階石、拼花石、屏石、花盆石、飲水石、石柱、石凳、石桌等。電器用石材：各種不同規(guī)格的絕緣板、 開關板、燈座、石燈等3石材品種、產(chǎn)地及用途介紹大理石：廣紅大理石：產(chǎn)自江蘇省，細密均勻顆粒，紅色或紅白底色，有紅色斑紋， 板面遍布裂線， 主要是紅色裂線，少部分是黑灰色水晶線?？Х却罄硎嚎Х犬a(chǎn)地是江蘇宜興，細密均勻顆粒，花色為棕褐

5、底色，有流紋狀紋理，部分帶有白筋。紅奶油 紅奶油產(chǎn)自江蘇宜興，細密均勻顆粒，花色為暗乳白底色，有紅色斑紋，板面遍布暗灰色裂紋和裂線。青奶油：青奶油產(chǎn)自江蘇宜興，細密均勻顆粒，板面為暗乳白底色， 有青灰色斑紋，遍布青藍或灰藍色的裂紋或裂線。青紅奶油：青紅奶油同樣產(chǎn)自江蘇宜興，細密均勻顆粒，為暗乳白底色，間有青灰色或淺紅色斑紋，遍布青藍或灰藍色的裂紋或裂線，也有少量紅筋。杭灰大理石：杭灰產(chǎn)自浙江省，細密均勻顆粒，板面為深褐灰 黑灰底色, 帶有黑灰色斑點，密布白色細紋，同時帶有紅色或是白色粗筋。金鑲玉 金鑲玉產(chǎn)自江蘇省，為細密均勻顆粒，棕褐底色, 遍布細筋，主要是白色，也有土黃色，同時帶有白色或是紅

6、色的粗筋。荷花綠：荷花綠產(chǎn)自湖北通州，為白色偏泛黃底色，帶有魚網(wǎng)狀綠色密紋。寶興白：寶興白也叫四川漢白玉， 產(chǎn)自四川寶興，為純白色或象牙色， 中小顆粒，石英含量較高。東方白:東方白產(chǎn)自四川寶興，中小顆粒，石英含量較高，為純白底色，有灰黑色細紋路，不過板面遍布裂紋（結晶線），特別是在紋理處。青花白：青花白也產(chǎn)自四川寶興縣，細小均勻顆粒，石英含量較高，為白色底色，帶有灰黑色紋理，根據(jù)花紋可分為中花白，細花白。寶興青花灰：寶興青花灰產(chǎn)自四川寶興，細小均勻顆粒，石英含量較高，白色底色，相對于青花白板面有更多切顏色更深的灰黑色斑紋。廣西白：廣西白產(chǎn)自廣西賀州，細小顆粒，板面為乳白底色，帶有 灰色或黑色斑

7、紋。黑白根：黑白根是黑色致密結構大理石，帶有白色筋絡，非常容易重筋絡處斷裂，產(chǎn)地為廣西和湖北，其中廣西黑白根白筋較少，湖北黑白根白筋繁多?，旇Ъt：瑪瑙紅產(chǎn)自廣西，細小均勻顆粒致密結構，灰白底色帶有 青色斑紋，板面密布紅色細筋。國產(chǎn)啡網(wǎng):中國網(wǎng)致密的細小顆粒，棕褐底色帶黃色網(wǎng)狀細筋，部分有白色粗筋，國產(chǎn)啡網(wǎng)主要產(chǎn)自廣西、湖北和江西，同樣有分淺啡網(wǎng)和深啡網(wǎng)。木紋黃：木紋黃產(chǎn)自貴州和湖北，黃色或黃褐底色，有木紋狀紋理，中小顆粒，顆粒部分結晶，呈齒牙狀交錯結構。銅黃大理石：銅黃大理石也叫帝王金、黃金天龍，產(chǎn)自安徽，中小顆粒，板面為黃色或土黃底色，有黃色或是深黃色紋理（直紋或亂紋）。丹東綠 丹東綠產(chǎn)自遼

8、寧丹東， 顆粒為細小顆粒， 結構 致密， 底色為嫩綠色， 帶有綠色或深綠色紋理， 部分少 量的白色斑紋?；夷炯y：灰木紋產(chǎn)地是貴州省，為灰白底色，帶有深灰色直木紋狀紋理，其中的顏色偏白的灰木紋也叫做白木紋?；始医鹛?皇家金檀也叫黑木紋或黑檀木紋，產(chǎn)自湖南，細小均勻顆粒，致密結構，為黑色底色，順切的話板面呈黑灰色直木紋狀紋理，縱切則呈密云狀亂紋。白海棠：白海棠產(chǎn)自云南省，為石灰石質(zhì)大理石，顆粒細小致密，底色為米白色，板面密部灰色月牙狀花紋。雨山紅 雨山紅也叫通山紅，產(chǎn)自湖北通山，細小均勻顆 粒，質(zhì)地細密，為暗紅底色，帶有深紅或白色的裂紋或裂線，同時有粗一點的白筋。貴州米黃：貴州米黃產(chǎn)自貴州，石灰石

9、質(zhì)大理石，細小均勻顆粒，質(zhì)地細密，為米黃底色，帶灰褐色花 紋，部分有紅筋。江西米黃：江西米黃產(chǎn)自江西省，石灰石質(zhì)大理石，細小均勻顆粒， 質(zhì)地細密，板面為黃褐色或是淺褐亂紋，顏色較貴州米黃深，帶有灰白色或紅色的裂紋?；◢弾r：花崗石就在礦物組成而言，以石英、長石、云母、角閃石 等鋁硅酸鹽類礦物為主，磁鐵礦、石榴子石、磷灰石等為輔。一般而言，長石的含量會較石英多，紋路及色彩因集中于 長石的 部份而變得極為豐富，硬度大且較抗風化，長久以 來即被作為主要建材，在臺灣地區(qū)目前的石材裝修工程運用的最多，臺灣本地并不產(chǎn)花崗石，目前所有花崗石礦均仰 賴進口，較常見 的石種有印度紅、印度黑、福建603、巴西帝紅等

10、。1.1.2 石材的產(chǎn)量 石材業(yè)商會透露，中國石材原料產(chǎn)量 現(xiàn)已達到世界第一，加工能力世界第一，外貿(mào)由口世界第一。中國石材業(yè)總體發(fā)展形勢不錯，在保持平穩(wěn)的同時趨于上 升態(tài)勢，在由口創(chuàng)匯方面也是一年一個新臺階?，F(xiàn)在，中國已經(jīng)不僅僅是在石材的原料和產(chǎn)量方面居于世 界第一位，在加工方面也已經(jīng)實實在在地超過了意大利位居 世界第一。1產(chǎn)品結構發(fā)生質(zhì)的變化：經(jīng)過近二三十年的發(fā)展。中國的石材產(chǎn)供結構和由口貿(mào)易結構發(fā)生根本變化。據(jù)悉，目前中國有近千條先進的石材生產(chǎn)線，這些先進的 生產(chǎn)線是直接導致中國石材產(chǎn)業(yè)結構升級的主要因素。從以原材料，即荒料由口為主漸變?yōu)橐园宀暮统善凡恼冀^ 對優(yōu)勢，質(zhì)變的過程不僅反映由中國

11、目前的產(chǎn)業(yè)結構和貿(mào)易 結構的優(yōu)良變化，更能突生反映由當前中國的石材業(yè)生產(chǎn)、 加工技術水平的提高和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。2多石”時代來臨石材品牌是核心競爭力在目前的石材由口貿(mào)易結構中，荒料生口僅僅占了不到一成。說明中國石材的由口結構正走向優(yōu)化，如果加上石雕等文化觀賞類石材，中國石材由口遠遠不止30億美元這個數(shù)。隨著中國的改革開放，中國石材業(yè)也迎來一個飛速發(fā)展 的歷史時期，中國經(jīng)濟的發(fā)展使整個社會對石材的需求日漸 增長。特別是近十年來，建筑業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)、交通業(yè)等的加速發(fā)展，直接拉動了中國石材業(yè)的消費需求，中國石材業(yè)迎來 個蓬勃發(fā)展的最好歷史時期。行業(yè)洗牌初露端倪在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史過程中，相當一個 時期曾經(jīng)

12、由于不合理的產(chǎn)業(yè)結構和無序的市癡間面臨國際 石材品牌的嚴重擠壓，企業(yè)生存越來越艱難，中國石材產(chǎn)業(yè) 的持續(xù)發(fā)展正經(jīng)受考驗，中國石材急需產(chǎn)業(yè)的結構優(yōu)化和品 牌升級。好在一些企業(yè)能夠清醒地認識到這一點。上世紀末，面對日益嚴峻的國際國內(nèi)競爭和強勁增長的 國際市場需求勢頭，一些企業(yè)如福建溪石、上海塔星、廣東 康利和環(huán)球、山東玉澤和宇通等首先加強國際科技合作，引 進國外的先進機械設備或借鑒國外相關的先進技術，實施可 持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略：從原始礦坑開采、爆破工藝改造為臺階式開采、繩鋸等機械 h切割先進工藝；淘汰落后生產(chǎn)方式，加快建設現(xiàn)代石材企 業(yè)，增強企業(yè)產(chǎn)品市車持續(xù)的發(fā)展，也才能應對國內(nèi)國際日 益嚴峻的市場競爭

13、形勢。1.2石材機械的發(fā)展 近些年來，隨著建筑、裝飾業(yè)的發(fā) 展，各種品 種、規(guī)格的石材制品需求量迅速增加，從而刺 激了石 材加工機械的發(fā)展。目前，我國石材機械制造業(yè)已初具規(guī)模，各種用途的石材機械應運而生。由于國外大 型設備充斥國內(nèi)市場，國內(nèi)石材機械面臨著前所未有 石材廠家應著重開發(fā)生輕巧靈活、磨削范圍較小、 轉的挑戰(zhàn)。無論是引進國外的石材機械，還是研制我國 的石材機械， 都必須了解國際石材機械的發(fā)展趨勢，以期增強我國石材工業(yè)與國際競爭的能力。現(xiàn)就有關石材加工機械的發(fā)展作些論述。頭磨方向發(fā)展。這種磨拋機的難度在于磨頭制造及自1.2.1剖切石材機械 目前國內(nèi)切割石材機械以圓盤鋸為主，同時發(fā)展了框架

14、 鋸，金剛石串珠繩鋸。圓盤鋸已由原來單片發(fā)展成多片組合切割，現(xiàn)在在已發(fā)展 到1 0 01 5 0片，其鋸切速度快，工作效率高，但鋸切 深度受到鋸片直徑的限制，德國雖已研制成功5 m圓鋸片機 體，但在效率、成本方面仍不能滿足大板的需要；框架鋸是 當前 石材機械明顯的鋸切發(fā)展方向，它的自動化程序高、 大型化，國內(nèi)已有部分廠家成功開發(fā)此產(chǎn)品，通過使 用發(fā) 現(xiàn)雖與進口產(chǎn)品存在一定的差距，但通過吸收、改進和完善產(chǎn)品結構性能，相信在不遠的將來一定會替代進口產(chǎn)品； 數(shù)控金剛石串珠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，并可獲得各種形狀的切 割表面。目前開發(fā)的串珠鋸，已從只能安

15、裝一根金剛石串珠繩的單 繩式串珠，加工效率低，加工鋸，發(fā)展到可同時安裝6。根 串珠繩。四JI省建筑工業(yè)科學研究院已成功研發(fā)由一種結構新穎 的串珠繩鋸，這種串珠繩鋸是在可自由彎曲的長形基材上問 隔同軸安裝若干帶磨料層的串珠切具而構成，串珠可自由地 軸系旋轉，而且各串珠外周面形成相對軸線一定角度傾斜的 螺旋槽。串珠在切割過程中持續(xù)旋轉，供刀層不斷變換，能有效排 由切粉，防止堵塞，提高切體加工和鏤空雕刻的機器。1.2.2 磨削石材機械 國內(nèi)板材行業(yè)長期以來以加工中板 為主，這種板材的磨削設備主要是搖臂磨石機，此產(chǎn)品特點 是價格低，易操作，維修方便。但隨著板材逐漸往超薄、大板方向發(fā)展，此機型已不能滿

16、足這兩種板材的磨削。石材廠家應著重開發(fā)生輕巧靈活、磨削范圍較小、轉速較 快、操作簡便的適合薄板的輕型搖臂磨石機。石材加工機械的發(fā)展從原來的單頭磨逐漸向多頭磨方向 發(fā)展，國外現(xiàn)在已發(fā)展到2 4頭磨。預計今后往更多頭磨方向發(fā)展。這種磨拋機的難度在于磨頭制造及自動化控制系統(tǒng)方面。應用機械加工中成熟的光柵數(shù)顯系統(tǒng)”移植到石材加工 機械中，可精確測量由工件平面上各個位置點在三維座標中 的數(shù)值并顯示在液晶屏上，實現(xiàn)磨拋工作實時監(jiān)控，大大提 高了加工精度，彌補了搖臂磨石機加工石材存在的缺陷。1.2.3 切邊石材機械 手搖切邊機已由單一分體裸露鋼軌過渡到聯(lián)體型、密封油浸鋼軌、電動升降型，這種產(chǎn)品特點 是便于安

17、裝，鋼軌磨損小，維修率降低。加工大板設備紅外線橋式切邊機也應逐漸往機頭可3 6 。度旋轉、石材能任意倒角切割加工的多功能整體方向發(fā)展。加工超薄板材切邊機的結構已由滾筒輸送、多片液壓進 給、高效的橫切機取代。1.2.4 石材面磚加工機械 加工石材面磚最常用的方法是 用鋼砂鋸將石材荒料鋸切成所要求厚度的大板，經(jīng)過磨機磨 光后用橋式切機鋸切成方塊。但是現(xiàn)代先進的生產(chǎn)方法已改為采用多片式圓鋸片鋸機 將一定規(guī)格的石材荒料鋸切成一定寬度的薄板，用水平鋸切 機鋸切成板條后再用橫切機鋸切成方塊。用這種方法生產(chǎn) 600 X6 OO XI 5 mm 或400x4 0 0 X1 5 mm的面磚，生產(chǎn)成本大幅度降低

18、據(jù)估計目前全世 界約有5 0。6OO臺多片式圓鋸片鋸機在使用?，F(xiàn)代建筑的設計和施工方法都迫切需要重量輕的建筑材 料，特別是外墻面磚的重量應盡量輕9。年代初，為了生產(chǎn)超薄石材面磚，意大利研制成功M 5 7。型切片機。這是一種串列式多片圓鋸片鋸， 裝有1 4片金剛石圓鋸片， 直徑由小到大順序排列在一空間平面上。前頭的鋸片直徑為3 0 0 mm,后頭的鋸片的直徑為900mm。每個鋸片的鋸切深度為3 0mm。鋸片刀頭寬為5 mm ,長2 0mm，高1 5 mm ,采用4 0 / 5 0目 優(yōu)質(zhì)SDB I 10 0型人造金剛石和鉆基金屬胎 體。鋸片的圓周速度在2。3 5 m/s之聞，由電腦控制。這種切片

19、機與B 0 6 5磨光機、M 6 4 2定厚磨機、M 75。橫切機和M 8 4 2定尺倒角機組成整套生產(chǎn)線，可用來 生產(chǎn)4 0 0 X4OO X6 5 mm 和 6OOx 600 X8 mm 的薄型石材面磚。若原材料經(jīng)過特殊工藝處理，提高強度，還可生產(chǎn)由厚度 僅為4 mm的超薄型石材面磚，可以說這是當前生 產(chǎn)薄型石 材面磚最先進的設備。石材加工機械還包括金剛石帶鋸、金剛石鏈鋸、橋切機、 等等，不在此贅述。1.3石材切割機處在的問題及發(fā)展趨勢在石材生產(chǎn)過程中，影響加工質(zhì)量的因素很多，其中機械設備狀況，鋸片的性能，荒料的材質(zhì)，加工的工藝及管理的水平等都有密切關系。下面就圓鋸機械設備的有關問題加以說

20、明。1.3.1 鋸切的結構形式己所存在的問題目前石材行業(yè)使用的鋸機型式，大至可分為單柱懸臂式鋸機，雙柱龍門式鋸 機和四柱框架式鋸機三種類型1單柱懸臂式鋸機這種鋸機因結構簡單，價格低廉而被石板材廠廣泛采用，這是單式鋸 機的最大優(yōu)勢。但是這種鋸機因受結構型式的限制而存在如下問題：(1)升降行程受限滑軌在滑座內(nèi)升降，滑軌受高度的限制 升降行程一般都在 800mm以內(nèi)。而臺車上的分片小車行程也較小，因而只能使用高度低、 寬度窄的荒料。(2)懸臂限制鋸切頭固定于滑軌上，滑軌在滑座內(nèi)作升 降運動，而滑座水平外伸懸臂固定在水泥柱子上，當鋸切頭 下鋸時，下降越多，滑軌懸臂也越長，這與刀軸端懸垂的鋸 片共同形成

21、三個受力的懸臂結構。懸臂的受力隨著安裝鋸片的多少變化，鋸片數(shù)量增多，懸 垂重量增加，懸臂長度加大，懸臂受力件的變形量，尤其是 刀軸的變形量也隨之增加，這必將導致刀軸外端鋸片較之里 面鋸片因刀軸變形而引起的偏擺幅度跟著加大，這也是單柱 式鋸機作為多片組合鋸使用時外端鋸片較易損壞的原因。(3)承力限制鋸切時荒料對鋸片的阻力可分解為對刀軸 頭部向上的頂托力和水平推力。在這個力的作用下對鋸切頭和滑軌則形成向上的頂托力矩和水平扭矩。這兩個力矩最后都傳至滑座上由滑座承受。單柱鋸的滑座一般都做得較高，上推力矩的受力支點距離 較大，因此承受上頂力矩的能力也大。而滑座導軌的寬度相對較窄，所以承受水平扭力的能力就

22、 差。隨著臺車上荒料的往復運動，這個扭力的方向也跟著不斷 變化。又因升降運動需要滑軌與滑座的配合存有間隙，有扭轉力 矩的作用下勢必推動刀軸作來回擺動。同樣因隙間的存在，鋸切時上頂力矩將刀軸上抬，當鋸片 離開荒料時在鋸片重荷作用下刀軸又下垂。這就是鋸切過程中在鋸切力作用下刀軸產(chǎn)生振擺的原因之一。間隙小擺動小，間隙大擺動也大，由此可見，若滑座導軌 越長越寬，即對滑軌的支承面越大，鋸機就越穩(wěn)定。同樣，滑座導軌與滑軌的間隙越小，上下運動的精度就越 高，由此引起的振動也越小，反之鋸機的振動就會加大。所以在使用過程中適時調(diào)整導軌鑲嵌條與滑軌的間隙是保證鋸機穩(wěn)定運轉的重要因素(4)臺車穩(wěn)定性差臺車兩條軌道的

23、長度一般都在6m左右，在全長范圍內(nèi)都要求較高的水平度和平行度以保證臺車 均勻穩(wěn)定的運動。平整度的調(diào)整需要較長的平尺和水平儀，這個條件不是一 般廠家都具備的。即使新安裝時調(diào)整正確了，在使用過程中也因基礎變形或 不均勻磨損而影響其平整度。這時就應當予以調(diào)整校正，否則就會由現(xiàn)三個輪著地一個 輪懸在空中的情況，影響其使用的穩(wěn)定性。當鋸完一刀需分片移位鋸第二刀時，這類鋸機的分片車均 被置于臺車之上，這樣的兩車重疊，也增加了臺車的不穩(wěn)定 因素。鋸切過程中荒料的阻力對刀軸產(chǎn)生的扭力矩，如前所述， 可分解為垂直向上的頂托力和水平方向的扭轉力矩，兩個力 矩均通過刀軸，溜板作用于橫梁上再傳至兩條立柱承受。因為溜板

24、箱的滑軌大都設計得較長，承受水平扭力的承受 力支點距離大，因此，對水平力矩的承受能力也大，橫梁一 般都較窄，橫梁上兩條軌道作為垂直上頂力矩的受力支點距 離更窄，因而承受上頂力矩的能力就差。但這類鋸機鋸片頭和溜板箱的重量較大，一般足以承受水 平力和上托力矩的作用，為防止上頂，鋸機溜板箱下面設有防頂托輪。一旦上頂力過大而且大于下壓重量的總和時，溜板箱的滑 軌如不受到托輪的限制，將被上頂脫離與橫梁導軌面的接 觸，這樣托輪就起到了防止上頂?shù)淖饔?，也就保證了滑軌的 正常接觸，從而能實現(xiàn)穩(wěn)定的鋸切。當這類鋸機裝上較多的組合鋸片，如鋸切時上頂力超過下 壓的重量產(chǎn)生上頂現(xiàn)象引起溜板振動時，就必須適時調(diào)整托 輸

25、，須調(diào)至與橫梁下導軌接觸，托輪便隨溜板箱的移動而轉 動。但又不能將托輪上的壓力調(diào)得過緊，否則將增加滑軌的阻 力。因此要恰當?shù)卣{(diào)整托輪的頂力，使之既能隨著滑軌的移動 自如轉動面又頂而不緊，頂而不死。這種鋸機的刀軸也是懸臂的，隨著鋸片數(shù)量的增多懸垂 重量和懸臂長度的增加，刀軸的變形也隨之加大，將因此引 起鋸片偏擺而加大振動，影響鋸切效果。所以，在這類鋸機上組合鋸片的數(shù)量同樣受到限制。當然，這種機型做為單片鋸或數(shù)量較少的大小鋸片組合 使用，鋸切效果還是很好的，因此被板材廠和碑石廠廣泛采 用，這也是石材鋸切最基本的一種機型。單柱式鋸機與龍門式鋸機相比，兩種機型的承載能力各有 所長，但刀軸的懸臂結構都是

26、共同的特點。因而作為組合鋸機使用并向多鋸片組合方向發(fā)展都一樣受到結構形式的限制。鋸切過程中臺車在荒料的重壓下，在石粉污水噴濺的條 件下日夜不停的連續(xù)工作，臺車輪和軸承極易損壞，如不及 時調(diào)整更換，也將影響臺車的正常運行。2雙柱龍門式鋸機這類鋸機的鋸切頭大都固定在溜板箱 下面，溜板箱在橫梁上作往復鋸切運動。鋸切過程中臺車固定不動，這樣就排除了臺車因機械問題 而造成的不穩(wěn)定因素。3四柱框架式鋸機這種結構的鋸機多為組合鋸機，特別 是大型組合鋸機幾乎全都采用這種結構，因為四條立柱及其 上下連接的框架形成了極為穩(wěn)固的基礎。而且立柱高，橫梁長，縱梁寬，能放入大型荒料鋸切。刀軸采用非懸臂的多支承結構，刀座縱

27、橫方向的承力點距 離大，沒有偏轉力矩的作用，受力均勻，因而能裝較多的鋸 片。如國外的大型組鋸可裝 70片刀，國產(chǎn)機也可裝置30片刀 這樣大型荒料裝入后即可高效率，高質(zhì)量地進行多層次鋸切，還可根據(jù)不同荒料規(guī)格和材質(zhì)選擇最佳的鋸切參數(shù)。如采用變頻調(diào)速能方便地改變鋸片轉速和走刀速度，可準 確地控制進刀量和分片移位，主要的鋸切參數(shù)都由電腦控制 數(shù)字或屏幕顯示，自動地完成鋸切全部過程。1.3.2鋸石機的發(fā)展趨勢未來鋸石機發(fā)展的大方向是開 發(fā)適用價廉的新型組鋸。近年來我們根據(jù)國內(nèi)的原料情況。使用條件和生產(chǎn)能力，并借鑒國外的先進技術，研制開發(fā) 了供由口型企業(yè)使用的成套機械設備，如碑石加工設備及圓 弧加工設備

28、等，在這些設備中普遍采用了較先進的結構、材 料和技術。如無級變速的部位采用變頻技術。較易磨損的部位除選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行熱處理外還另加涂 鍍硬質(zhì)不銹材料處理，從而提高了主要運動部件的精度、壽 命和防銹能力。控制系統(tǒng)采用電腦可編數(shù)字處理技術，電氣系統(tǒng)主要元件 采用進口或高質(zhì)量的國產(chǎn)元件，因而提高了使用性能和可靠 性。比如我們生產(chǎn)的 多刀雙向切石機”（即組合鋸機）可裝 30 片直徑1.2m的鋸片用于加工薄板，或裝 20片1.6m和1.2m 的大小的鋸片組合，用于加工20mm厚、600mm寬的中型板 材。采用四根管形鍍硬銘立柱，下部固定于基礎上，上部與頂 梁相聯(lián)，中部通過滑套與雙橫梁連接形成較穩(wěn)定的框架

29、結 構。整機穩(wěn)定剛性好、運行平衡滾輪滾動式導軌磨擦阻力小，輕便省力。為適當加工不同規(guī)格板材換裝不同直徑的鋸片，而又保持 鋸片一定的圓周速度要求，設置了專用變速箱，可方便地進 行變速。水平鋸片可懸桂并中置于垂直鋸片刀座上，保證了兩鋸片 具有相同的行程和均勻的受力。水平切板時還設有自動推板卸板機構，可提高卸板效率， 減輕勞動強度。本機的走刀、進刀、切深和分片移位等運動都采用變頻技術和數(shù)字顯示的電腦自動控制。進刀量和分片精度均要控制在0.1mm以內(nèi)。主電機采用75kW四級電機，使變速箱和變頻技術形成的 有機結合。并且應具有結構簡單、重量輕、運動平衡、使用可靠、效 率高、功能多、節(jié)能效果顯著等特點。1

30、.4鋸石機的結構及原理 鋸石機的機構和多，原理大致 相同。1.4.1 鋸石機的工作原理：以600mm圓鋸片鋸割石材的基本情形如下上圖，當鋸機主 電機以3555kw的功率，驅(qū)動鋸片高速旋轉時， 其線速度高 達25 65m/s,鋸片質(zhì)量的約75kg ,形成巨大的能量在一瞬間（以ms計）刀頭（也稱結塊）沖擊石材晶面，其沖擊頻率約為800Hz（即每秒鐘有800多個刀頭沖擊通過嚙合區(qū)晶面 ）。這種受載情形明顯屬于沖擊動載荷，不同于靜載，也不同于往復式大鋸那種慢速加載。在室內(nèi)對石材試樣加載試驗表明，靜載和慢速加載，試 樣表現(xiàn)為塑脆性，在破碎之前要經(jīng)過彈性變形和局部塑性變 形階段，能量有充裕時間傳遞和吸收，

31、隨后形成實核和由現(xiàn) 裂紋。由于裂紋擴張，使試樣在幾個最薄弱環(huán)節(jié)破壞，形成漏頭 形剪切破碎區(qū)。在電鏡中觀察，發(fā)現(xiàn)其破碎坑穴周圍裂紋較多，斷口參差 不齊，破碎坑和石屑顆粒尺寸大小不一相差較大。當石材試樣受沖擊動載荷時，由于地加載速度極快，試 樣表現(xiàn)由塑性很小而多較理想的脆性體。沖擊能量在試樣內(nèi)是以質(zhì)點擾動（即應力波）的形式傳遞，應力波以沖擊點為中心擴展為半圓形的縱波和橫波，當縱、 橫波波及自由界面時，就要產(chǎn)生反射，壓縮波反射成拉伸波， 多次反射進行疊加的結果，常會由現(xiàn)很強的拉伸波，產(chǎn)生對 試樣破碎起產(chǎn)要影響作用的拉應力。這種瞬間作用于試樣晶面的沖擊應力（強大的拉應力），在試樣內(nèi)部的裂隙和雜質(zhì)處，在

32、結晶的點缺陷、線缺限、面缺 限和生長臺階等薄弱環(huán)節(jié)，產(chǎn)生應力集中和裂紋，當此應力 大于試樣最大承載應力時，裂紋以200/s的速度擴張（比刀具 上金剛石顆粒運動速度快的多 ），與此同時，在沖擊應力作用 下，沖擊點深部和鄰部產(chǎn)生彈性變形，儲存了彈性能量，在 裂紋擴張和這種彈性能影響作用下，石材試樣不經(jīng)過塑性變 形階段，即從多處薄弱環(huán)節(jié)崩離母體。在電鏡中觀察可見破碎坑穴、斷口的邊緣比較平整，破碎 坑穴和石屑顆粒大小相近，破碎坑穴深淺相當。1.4.2 鋸石機的結構 本鋸石機采用電機通過帶輪傳動方 式帶動鋸片進行旋轉運動，并且鋸片對石材起到切割作用。石材通過料車進給。進給系統(tǒng)采用滾珠絲杠和同步帶輪傳動，

33、電動機為步進電機。夾具利用杠桿原理設計，通過螺栓可以調(diào)節(jié)所夾持石材的 厚度。升降系統(tǒng)采用燕尾槽導軌導向，傳動為梯形絲杠傳動，人工操作。具體結構如上圖。2鋸石機鋸割部分設計 目前，石材切割機常見的結構形 式有橋式、懸臂式、單刀式、多刀式等。懸臂式切割機結構簡單，價格低廉，被大量的石材生產(chǎn)廠 家米用。這種切割機升降過程受限導軌在滑座內(nèi)升降，滑軌受高度的限制升降行程一般在 800mm以內(nèi)，因此適合加工板材。石材對鋸片的阻力可分解為對刀軸頭部的頂托力和水平推力。在這個力的作用下鋸切頭和滑軌則形成向上的頂托力矩和水平力矩。這兩個力矩最后都傳到 滑座上由滑座承受。懸臂式的滑座一般都做的比較高，上推力矩的受

34、力支點距離較大，因此承受的上推力矩的能力也大。由于滑座與滑軌之間存在間隙，這是在鋸割力作用下刀軸產(chǎn)生震動的原因之一。間隙小則擺動小，間隙大則擺動大，由此可見，若滑座的導軌越長越寬，即對滑軌的支撐面越大，鋸石機越穩(wěn)定。同樣間隙小，上下的運動精度高。料車穩(wěn)定性差的一般導軌長度為6m左右，在全長范圍內(nèi)都要求較高的水平度和平行度以保證料車的均勻穩(wěn)定的運動。這種機型為單鋸片鋸石機廣泛使用，據(jù)且效果還是很好的，因此，本鋸石機也采用此機型。2.1 博采眾家所長 對所有能見到的各類切割機，分別采 用其長處。借鑒采用各類切割機優(yōu)良的機架結構形式、傳動方式、機頭結構等，本設計主要參照考莫爾單梯公司的EP型產(chǎn)品。2

35、.1.1 近期和長遠兼顧設計的切割機應兼顧近期和長遠的發(fā)展，為此本設計的選型應該考慮現(xiàn)有的要求和以后更多的要求。2.1.2 零部件通用化 在設計石材切割機機型時，應盡量 標準化。2.2 機械性能的確定 為了石材切割機在運轉中不發(fā)生破 壞，不因個別部件磨損而使整臺機械失效，有關部位變形不 超過允許限度，各部分的的動作必須足夠準確，不因震動而 損壞工作質(zhì)量等。通過以上方式切割機可以有效和可靠地完成預定切割任務。為此，零件的強度、剛度、壽命、精確度及震動穩(wěn)定性必 須滿足起碼的要求。由于石材切割機是在大量的冷卻水中工作，解決在泥水條 件下工作的可靠性尤為重要。由于不同石材乃至同一種石材硬度變化很大，故

36、應盡可能 提高石材切割機的適應性。石材切割機機架材料是采用鑄鐵還是鋼材料，應根據(jù)制 造工作條件、經(jīng)濟因素、制造廠的加工條件和生產(chǎn)批量等綜 合因素考慮。鋼結構可以降低重量，縮短加工周期。隨著石材切割機生產(chǎn)效率的提高，對自動化要求水平越 來越高。但生產(chǎn)過程中不能簡單的認為自動化控制方式越新生產(chǎn) 效率就越高。所以說，本石材切割機自動化水平應根據(jù)原件和原件水平 以及經(jīng)濟因素，把控制方式和可靠性一致起來，把自動和手 動操作方式有效的結合在一起，才能達到提高生產(chǎn)效率的目 的。另外，易于維護和檢修，操作方便安全，以及合理的傳 動方式對于提高切割機的生產(chǎn)效率亦不容忽視。2.3 確定技術參數(shù) 石材切割機的作業(yè)關

37、鍵是金剛石鋸片， 因此，金剛石鋸片的技術參數(shù)是設計的工作軸心。鋸片的圓周線速度體現(xiàn)了鋸片結塊的切割工作速度，是 影響鋸片使用壽命的重要因素。根據(jù)石材的硬度，研磨性和進刀速度確定經(jīng)濟而安全的圓 周線速度，是設計石材切割機的首要問題。根據(jù)石材的種類按下表推薦的值進行選擇。表1據(jù)片圓周標準準線速度選擇（米 /秒）摘選 切割巖 石種類標準速度 高速花崗巖高硅25 30無低硅30 35 40大理石40 45 50 80 85 90鋸片的圓周線速度 v確定以 后，其直徑D可根據(jù)以給定的軸轉速 n按以下公式計算： 選擇鋸片標準圓周線速度為 30 （米/秒）；轉速n設計任 務書以給定為300500 （米/秒）

38、，因此：通過以上計算，初選鋸片的直徑為1200mm,鋸片轉速為500r/min。2.3.1 切割力的估算：鋸片的鋸割功率是切割力F和圓周線速度的的乘積。在鋸片與石材嚙合角的全行程中，當轉速n不變時，圓周力不變，其切向和法向的分力也不會改變。但是隨著石板的厚度不同，其切向和法向的分力的大小就會改變，因而進給力 F也會發(fā)生變化。圓鋸片的切割力大小，決定于石材的切割阻力，即石材 表面對金剛石顆粒的沖擊阻力、壓碎剪切阻力和磨削阻力。這些阻力涉及的因素很復雜，目前還不能用準確的數(shù)學表 達式計算確定。但是，我們知道每一種巖石都有單位體積破碎功，花崗 巖的單位體積破碎功一般為，因此，只要知道單位時間內(nèi)切 割

39、石材的體積就可以估算切割力 P。如下圖：圖1當料車移動距離L時，切割掉的石屑體積為近似半新 月形面積和鋸片厚度 T的乘積，其面積計算公式如下：其體積公式如下：表2花崗巖切割效率合理選擇種類標準效率低功率高功率 花崗巖 高石英 100150 200300低石英 300400 400600為了可靠性，由于本石材切割機是低功率選型， 故選擇切割效率為：標準切割速度v由下式求得：即最高限速為33mm/s ,這里初選切割速度為 1020mm由 以上討論計算切割功率大致確定為：參考程志紅版機械設計課程上機與設計表16-2選擇電動機型號，擇 Y系列（IP44）電動機，型號為 Y100L-6 ,轉 速為940

40、r/min ,功率為1.5kw。因為，鋸片的直徑很大，石板的厚度很小，鋸片與石板 的嚙合面的曲率相對于石板曲率很小，可以看作平面，同是 計算也得到簡化，可以很方便的得到法向力。由p=f*v可以求生法向力 F：由P=T*n可以求生轉矩：2.4 鋸片裝卡結構及其裝卡法蘭單鋸片靠兩個裝卡法蘭直接裝卡，鋸片孔徑通常與裝卡法蘭的臺階外圓相配合而不直 接與軸接觸，借助螺母使鋸片與裝卡法蘭壓緊，鋸片工作時，其間產(chǎn)生足夠的摩擦力矩而不至打滑，螺母因其正確的螺紋 旋向使鋸片越壓越緊。螺母的螺紋旋向應設計得正確，否則在沒有其他的措施的 情況下很危險，根據(jù)據(jù)片的直徑設計裝卡法蘭的尺寸。鋸片內(nèi)圓直徑由金剛石圓鋸片GB

41、/T11270.1 2002選擇：外 圓直徑 D=1200mm 內(nèi) 圓孔徑 H=100mm 鋸片寬度T=7.5mm下面是法蘭盤的設計，具體結構如下圖： 法蘭是一種盤狀零件，在管道工程中最為常見，法蘭都是成對使用的在管道工程中，法蘭主要用于管道的連接。在需要 連接的管道，各種安裝一片法蘭盤，低壓管道可 以使用絲接法蘭，4公斤以上壓力的使用焊接法蘭。兩片法蘭盤之間加上密封墊，然后用螺栓緊固。不同壓力的法蘭有不同的厚度和使用不同的螺栓。水泵和閥門，在和管道連接時，這些器材設備的局部，也制成相對應的法蘭形狀，也稱為法蘭連接。凡是在兩個平面在周邊使用螺栓連接同時封閉的連接零件，一般都稱為 法蘭”，如通風管道的連接，這一類零件可 以稱為法蘭類零件圖2圖3表3裝卡法蘭尺寸摘選表鋸片直徑mm 20080 60 12 1 250 100 80 12 1 300 120 100 12 1 350 140 116 15 1 400 150 126 15 1 450 160 136 18 1 500 170 140 18 1 550 170 140 18 1