石材的加工工艺与设备第一节 影响石材加工性能的因素一. 工艺内容：锯切、定厚（铣平）、表面加工（研磨、抛光、机刨、火烧、锤击、剁斧、喷砂、酸洗）、切断、铣边、磨边、倒角、钻孔、开槽、修补、优化处理二. 影响石材加工性能的因素1.岩石类型、矿物成分与含量：（1）花岗石与大理石在锯切工艺参数上的差异，在磨抛材料上的不同；（2）花岗岩与辉长岩、玄武岩、角岩在火烧效果上的差异（3）岩石结构构造的影响：粗粒结构易崩边，条带构造易断裂（4）石英含量高低对锯切效率的影响；（5）片状矿物对磨抛效果的影响（6）沉积岩中胶结物成分对锯切磨耗率的影响，P63表1、表2中的试样82.切削力的大小与方向试验结果表明：（1）锯切石材时水平方向的切削力大大地小于垂直方向的切削力（2）锯片磨耗率的大小与垂直切削力的大小有着完全一致的关系3.加工设备与工具三.加工工艺表4.1-3 石材的加工工艺分类 石 材 类 别 特 征 实 例大理石一类石质软、SiO2 含量小于5%汉自玉、松香黄、雪花白二类石质不均匀、含硅酸盐矿物、SiO2 含量大于5%丹东绿、莱阳绿、大花绿花岗石一类HS90 ，不含或只含少量石英，SiO2 含量较低济南青、山西黑、芝麻黑二类HS 85100 ，石英含量中等，SiO2 含量中等芝麻白、崂山灰、惠东红三类HS95 ，SiO2 含量高，石英含量高且颗粒粗石棉红、龙田黄、九龙璧 表4.1-4 金刚石圆锯片锯切花岗石工艺参数花 岗 石类 型 指 数 典 型 石 材圆周速度（m/s） 吃刀深度 （mm） 走刀速度 （m/min）锯切效率（m2/h） 一 类 1非洲黑、蓝珍珠、济南青 3540 12.5 3 2.3 二 类1.8粉红麻、英国棕、蓝翡翠 3035 8.5 3 1.5 三 类3.5南非红、印度红、四川红 2530 5 3 0.9表3、表4对于购买设备时比较设备技术性能的作用四.石材可锯性的综合影响因素综合测评的经验公式为：Y=27.770.168B0.12C0.10D式中：Y锯片的抗磨损性能； B岩石的磨蚀性； C岩石的肖氏硬度； D石英体积的百分含量。上述公式表明石材的磨蚀性、肖氏硬度和石材中石英的含量都影响到石材的可锯性，在这三者中尤以石材的磨蚀性对石材的可锯性影响最大（举例开刃材料与大洋红锯切）。第二节 石材的通用加工设备与主要技术性能一.石材的锯切设备1. 框架式砂锯（1）上摆式砂锯 基本结构：主电机、飞轮、连杆、曲柄；锯框悬臂、锯框、锯条、四立柱框架、螺杆、升降电机辅助设备：砂浆泵、洒浆车、钢砂添加器、钢砂分离器、液压张紧器、荒料台车 工作原理 技术性能：优点：可使用较薄的锯片，低能耗、低锯耗，出材率高，运动方式简单、设备磨损较小，成本低。缺点：空行程占比例大（3/44/5）、效率低（1020mm/h） （2）平移式砂锯 基本结构：主电机、飞轮、连杆、曲柄；锯框、锯框导轨、锯条、四立柱框架、螺杆、升降电机辅助设备：砂浆泵、洒浆车、钢砂添加器、钢砂分离器、液压张紧器、荒料台车。 工作原理 技术性能：缺点：应使用较厚的锯片，高能耗、高锯耗，高成本，低出材率。优点：无空行程、效率高（3040mm/h）。 （3）复摆式砂锯 运动特点： 结构特点：如何实现复合曲线运动（图示说明）a. 交叉式杠杆悬吊系统Breton砂锯b. 安装悬臂活节Pellegrini砂锯c. 增大或缩小锯框悬挂点Gaspari下摆式砂锯d. 由吊臂箱改变运动曲线Tema、Simec砂锯 技术性能：集中了上述两类砂锯的优点，克服了这两类砂锯的缺点，因而具有高效率、低能耗、低锯耗、高出材率的优点，但是由于摆动系统结构较复杂，磨损大，维护工作量大。 （4）框架式砂锯存在的问题与改进方向（观看录象）2. 金刚石框架锯（图）（1）基本结构（2）锯条（3）技术性能3. 金刚石圆盘锯（1）分类： 结构分类：单臂式、双柱式（龙门式）、框架式（四柱式或六柱式） 根据锯片直径：普通型（160cm）、中型（160200cm）、大型（200250cm）、巨型（250cm） 根据锯片数量：单片锯、组合锯 （2）单臂式金刚石圆盘锯 基本结构（图） 工作原理 技术性能 （3）双柱式金刚石圆盘锯（图） （4）框架式（双向）金刚石圆盘锯（图） 4.金刚石绳锯（观看录象） 基本结构（图） 工作原理 技术性能 优点：P76a. 锯机的结构与安装基础比较简单，辅助设备少，厂房占地面积可减少1/22/3；b. 锯切效率高，锯切中等硬度的花岗石板材，一天可锯切250m2，相当于两台各装有120根锯条的大型框架锯的效率；c. 操作方便，锯切精度高，多绳式金刚石串珠锯可快速地变換加工板材的厚度；d. 板材的锯切面平整，而且杜绝了钢砂残粒嵌入板材锯切面的可能性，因此使磨抛的时间降低20；e. 锯切噪音小，工作环境好；f. 能耗低，与框架式砂锯相比约可降低30%的电能消耗；g. 消耗材料大为减少，对环境污染小。框架锯每锯切l的花岗石板材需消耗3kg钢砂、1.5kg锯条、2kg石灰，而金刚石绳锯只消耗0.01kg金刚石绳。粗略估计，使用框架锯每年需弃置32.5万公斤废砂浆，对环境污染的严重性可想而知。以年产5万的花岗石大板为例，金刚石绳锯产生的废渣只有框架式砂锯的1.5%左右，且废渣成分单一、外理方便。所以说金刚石绳锯是锯切石材大板的环保型机械设备。 5.金刚石带锯 6.金刚石筒锯二.石材的磨抛设备 1.磨抛的目的与要求 2.检测方法与标准 3.影响因素 4.有关清晰度问题 5.石材的抛光机理 6设备类型（1）手扶摇臂磨机 基本结构（普通磨机与升降磨机）（图示） 工作原理 技术性能 适用条件 （2）小圆盘磨机 基本结构（图示） 工作原理 技术性能 适用条件（3）桥式磨机 基本结构（图示） 工作原理 技术性能 适用条件 （4）自动化连续磨机（观看录象） 基本结构（图示） 工作原理（重点分析磨头摇动的作用机理） 技术性能 适用条件 基本要求：当连续磨机用于花岗石的研磨抛光时磨机的磨头数应不少于12个，而用于大理石磨抛加工的连续磨机磨头数不少于8个就可以了。磨头的加压方式有液压的或气压的，当加工花岗石时宜用液压式加压，当加工大理石时宜用气压式加压。 （5）定厚机（铣平机Grinding Machine ） 用途：纠正厚度误差；消除沟槽纠正平整度；为磨光作准备。 类型：盘式与辊式 基本结构 工作原理（介绍意大利布拉公司、Barsanti公司和Pedrini公司以及长荣公司的五种定厚机的结构、原理并比较其优缺点）三.石材的切断设备1. 切断工艺对设备的要求（切断与锯切的差异）：切断是低功率的精加工，对材料的规格尺寸、角度误差有较高的精度要求，并要求切面平整不崩边掉角，切断工序对成材率的高低影响较大。2. 常用设备（1）桥式切机 主要用途： 基本结构（图）工作原理 技术性能 （2）纵向切机 主要用途： 基本结构（图）（单刀或多刀切机） 工作原理 技术性能 （3）横向切机 主要用途： 基本结构（图）（单刀或多刀切机） 工作原理（比较纵向切机在运动原理上的差异） 技术性能（4）手拉切机 主要用途：除了可用于切断工序外还是碑石、外栅、条石、灯笼、台板等异形石材的重要造形设备。 基本结构（图） 工作原理 技术性能四.异形加工设备 1.数控金刚石绳锯（图） （1）用途 （2）性能 （3）优缺点 2.数控铣床（图） （1）用途：异形边部加工 （2）性能 （3）优缺点 3.电脑水射流切割机（图） （1）用途 （2）性能 （3）优缺点 4.电脑加工中心（图） （1）用途 （2）性能 （3）优缺点第三节 薄板的加工设备与工艺过程（配合录象）薄板：指厚度小于2cm的规格板一.薄板的加工工艺及其适用条件A工艺（先切后磨）：选料装車锯切毛条板定厚研磨抛光切断（纵切、横切）磨边倒角清洗烘干检验修补分色包装。B工艺（先磨后切）：选料装車锯切毛条板切断（纵切、横切）定厚、研磨、抛光磨边倒角清洗烘干检验修补分色包装。C工艺（MAKRON加工法）：选料装車锯切块料锯切规格毛条板定厚、研磨、抛光横切磨边倒角清洗烘干检验修补分色包装。二.选料装车原则：1. 荒料的最大尺寸不能超过锯切设备的加工能力，荒料的最小尺寸必须满足锯切稳定性的要求；2. 工程用料应根据工程所需的品种选用荒料，应使得同一工程的荒料在花色上协调一致，以保证良好的装饰效果。3. 工程用料应根据所需的数量、荒料的成材率、加工中产品的合格率选用数量适宜的荒料，在保证工程用量的前提下尽量减少多余的加工量，以免造成浪费。4. 根据产品的规格尺寸选用几何尺寸适宜的荒料，以免在荒料的长度和高度方向上留有过多的余量，使得荒料的利用率最高，提高成材率。 5. 装車时荒料的大面应当平行于锯切面，以保证板材的花纹一致，并具有较好的力学性能，同时能提高锯切效率。6. 荒料装車时，底部必须备有垫木，垫木必须垂直于锯切方向。垫木的截面应不小于2015cm，以保证垫木能够承受荒料的压力；垫木的长度应与台車的宽度基本相等。7. 当荒料表面不规整时，应当对荒料进行整形，以提高锯切效率，并减少无用的锯切。三.锯切1.选择锯片要点：根据板材的规格选择直径适宜的锯片； 根据荒料的岩石类型和矿物成分选用适宜的刀头。2.安装锯片（1）砝兰盘的作用与直径选择（2）锯片的旋转方向要始终一致（3）锯片的安装精度要求与检测方法（P97）（图示说明）3.锯切（1）操作要点（2）参数设定（P97）四.定厚控制厚度、修正平度定厚的厚度控制=薄板的标准厚度+允许的正公差+磨抛工艺的加工余量五.研磨抛光 1.选择磨石：粒度、结合剂、组织、硬度；要点：磨石性能应与毛板的粗糙度、成品板的光泽度以及磨抛设备、磨抛工艺相适合。 2.磨抛工艺： （1）磨盘转速：高硬度、高石英含量的石材取低转速（612m/s）（P99第22行订正） （2）压力：粗磨与抛光压力增大，石英含量高、硬度高压力大（46kg/cm2） （3）磨盘移动速度：磨盘运动轨迹应当尽量少重叠，但不能不复覆盖。石英含量高、硬度