摘要：石材加工設(shè)備包括了鋸切加工設(shè)備、磨拋加工設(shè)備、異型加工設(shè)備。石材設(shè)備跟隨著整個石材行業(yè)一同蓬勃發(fā)展，但是中國的石材行業(yè)還是一個新興的行業(yè)，石材加工設(shè)備及其應用還有 不足之處，與國際先進水平還有一定差距，對這些現(xiàn)狀需要我們總結(jié)和認清，同時對石材加工設(shè)備的發(fā)展也有所展望。
　　
　　關(guān)鍵字：金剛石圓盤鋸、樹脂磨具、多維數(shù)控
　　
　　一、前言
　　
　　天然石材由于具有質(zhì)感好，外觀莊重，設(shè)備及無力化學性能良好（如耐壓、耐磨及耐腐蝕）等優(yōu)點，自古以來就成為一種優(yōu)良的建筑材料。在古代，石材的加工完全是靠手工操作完成，直到19世紀，歐洲才出現(xiàn)了第一臺用于加工石材的設(shè)備，這給石材加工行業(yè)帶來了一場革命，從此，石材加工開始從手工操作向設(shè)備化方向發(fā)展。改革開放二十多年來，我國石材工業(yè)取得了快速發(fā)展，同時石材裝備水平也不斷地提升。石材業(yè)先后出現(xiàn)了世紀80年代末至90年代末至本世紀初期兩次引進國外先進裝備的高潮，在此帶動下國產(chǎn)石材裝備制造水平也迅速提高。當然，如果是縱比，也就時說與自身的過去比，我國石材業(yè)裝備長足的發(fā)展是毋庸置疑的；而橫比，即與國際上石材業(yè)發(fā)達的國家比，業(yè)內(nèi)認識都會承認存在差距。本文按石材加工方式的不同，就國內(nèi)石材裝備情況及發(fā)展趨勢，做簡單分析。
　　
　　二、鋸切加工設(shè)備
　　
　　石材的鋸切加工設(shè)備種類很多，但目前仍以框架式鋸機和靜安是圓盤式鋸機為主。
　　
　　框架鋸主要由鋸框、鏈桿、立柱框架、鋸條等部件組成。其工作原理為裝在鋸框上的鋸條在連桿的帶動下隨著鋸框作往復運動，同時通過升降傳動機構(gòu)連續(xù)向下作進給運動，從而實現(xiàn)對石材的鋸切加工。最早的框架式鋸機由于所使用的刀具是鋼條和砂料，故被稱為鋼砂鋸。當今鋼砂鋸的發(fā)展趨勢是自動化和大型化。比如，目前世界上做大的框架據(jù)一次可生產(chǎn)120塊板材，鋸條行程為80厘米。另外，鋸機的鋸切工藝參數(shù)可在一定范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)，連桿行程實現(xiàn)不停機自動補償。
　　
　　由于鋼砂鋸要消耗大量的鋼砂和石灰，加工后所產(chǎn)生的大量廢鋼砂漿很難處理，對環(huán)境污染嚴重，而且噪音很大，因此，目前框架據(jù)的一個引人注目的發(fā)展動向時采用鑲焊金剛石燒結(jié)塊為刀頭的鋸條。1970年意大利首先推出了兩種使用金剛石刀頭鋸條的大型框架鋸機。一種可鋸切的大理石荒料寬度為2米，長度為3.5米，一次可鋸切2厘米厚的板材100塊，生產(chǎn)效率比普通框架鋸機提高20%。
　　
　　目前，這種金剛石的鋸條主要局限在大理石的加工中，還不能用于鋸切花崗石等較硬的石材。原因時框架鋸的鋸條作往返運動時，會致使金剛石的燒結(jié)塊刀頭上的金剛石磨料后部無法形成拖尾狀支撐，把持力小，容易從胎體上脫落。因此，用框架鋸來鋸花崗石大板一直沿用鋼砂鋸。
　　
　　由于框架鋸的鋸切過程是非連續(xù)性的，，鋸切速度慢，一般不超過2 ，這么低的切割速度嚴重地地制約了加工效率的提高。因此，一種新的石材加工設(shè)備金剛石圓盤鋸機應運而生，該鋸機主要由機架、鋸片驅(qū)動電機及金剛石圓鋸片、升降進給導向裝置、鋸片平移導軌等組成，其工作原理為裝在主軸上的金剛石圓鋸片作旋轉(zhuǎn)運動和在橫梁導軌上作往復直線運動，通過升降進給導向裝置，實現(xiàn)鋸片的上下運動和準確吃刀。與框架鋸相比，圓盤鋸的鋸切先速度可達30~45 ，從而極大地提高了加工效率。因此，目前圓盤鋸機是石材鋸切加工中運用最為廣泛的鋸切設(shè)備。但是另一方面，圓盤鋸機的鋸切深度受到了鋸片直徑的限制，一般不能超過鋸片直徑的。1980年德國研制成功直徑達5米的圓鋸片，據(jù)稱是世界上最大的圓盤鋸機。但是，由于鋸機的驅(qū)動軸不能完全有效地支承較大重量的圓鋸片沿空間垂直平面進行鋸切，同時，由于鋸片的直徑太大，致使鋸路不平直，因此從技術(shù)上說，圓鋸片難于做得很大。雖然圓鋸片的鋸切線速度比框架高的多，但從鋸切深度和一次鋸切的板材數(shù)量上說，圓鋸片不如框架鋸，所以在石材大板生產(chǎn)中，圓鋸片鋸機在短期內(nèi)還不能完全替代框架鋸。
　　
　　為了進一步提高石材加工的效率，人們在單片圓盤鋸的基礎(chǔ)上提出了組合鋸，即將多片圓盤鋸以一定的間隔裝在用一主軸上用時對石材進行加工。雖然從鋸機的結(jié)構(gòu)上，組合鋸與單片圓盤鋸并沒做太多的改進，但是由于組合鋸鋸片數(shù)目可多達上百片。因此，一次加工可以生產(chǎn)上百片毛板，使得生產(chǎn)效率大為提高。另一方面，為了提高石材加工的自動化程度，人們在用組合鋸機將石材荒料鋸切薄板的同時，用水平鋸機將石材薄板鋸切成板條，這種垂直鋸切和水平鋸切集中在一臺機器上完成的設(shè)備陳偉雙向切機。雙向切機選在多為生產(chǎn)線中的主機，它是近代石材工業(yè)中發(fā)展最為迅速的一種設(shè)備。用雙向切機進行加工，生產(chǎn)效率可大為提高，而生產(chǎn)成本大幅度降低。
　　
　　國內(nèi)石材行業(yè)應用的金剛石框架和花崗石砂鋸，主要時進口意大利設(shè)備。進入二十世紀后，國內(nèi)先后有幾家公司開始消化吸收意大利大板加工設(shè)備的技術(shù)，生產(chǎn)國產(chǎn)框架據(jù)和花崗石砂鋸，但是由于關(guān)鍵技術(shù)沒有掌握，在工作效率、切割成本以及連續(xù)無故障運行等方面與意大利設(shè)備還存在較大差距。廣東利達、福建盛達、廣東科達、濟南恒運達等企業(yè)均生產(chǎn)框架據(jù)和砂鋸。上海飛宙公司引進意大利BM公司的技術(shù)生產(chǎn)的花崗石砂鋸，質(zhì)量及性能較好，在國內(nèi)市場占有率較高。大理石排鋸在國內(nèi)應用量較大，而且國產(chǎn)設(shè)備相對成熟，主要存在問題時鋸框?qū)к壪到y(tǒng)及液壓漲緊系統(tǒng)故障較多，意大利設(shè)備以雙連桿為主，而且國產(chǎn)設(shè)備以單連桿為主。山東華興已設(shè)計出靜壓導軌和雙連桿驅(qū)動的金剛石框架鋸，今年將推向市場。
　　
　　花崗石砂鋸在國內(nèi)石材行業(yè)應用情況較差，除少數(shù)較大企業(yè)及外資企業(yè)能夠正常使用外，大部分企業(yè)的砂鋸基本處于停產(chǎn)狀態(tài)，主要原因是國內(nèi)缺少砂鋸切割工作的操作管理經(jīng)驗，特別是砂鋸的砂漿配料及供漿系統(tǒng)與意大利石材企業(yè)相比，還存在較大的差距。
　　
　　國內(nèi)大理石框架鋸鋸條數(shù)量主要時80條、400條；花崗石砂鋸鋸條數(shù)量主要有120條、156條框架鋸的發(fā)展主要時向著高速切削、鋸條超薄方向發(fā)展，砂鋸主要時朝著大型多鋸條方向發(fā)展。目前山東華興已研究出新型花崗石砂鋸，正在進行研究試驗，該項技術(shù)成功后，將是砂鋸的切割效率提高10倍以上，將極大地推動花崗石大板切割技術(shù)的進步。
　　
　　國內(nèi)少數(shù)企業(yè)采用金剛石串珠繩鋸進行切割，繩鋸切割大幅面板材主要存在平面度誤差比較大的問題，厚度要求嚴格時，切削出的板材需要進行定厚機定厚，切割成本較高。
　　
　　另外，在進行碑石切割及條石切割時，主要采用金剛石圓盤鋸石機，配套專用切割機進行加工。目前有多片條石切割機、條石齊頭切割機、蘑菇石專用切割機。
　　
　　三、磨拋加工設(shè)備
　　
　　石材的磨拋加工設(shè)備，按加工的自動化程序可分為單塊作業(yè)的磨拋機和連續(xù)作業(yè)的磨拋機。各種磨拋加工都采用了垂直軸恒壓端面加工，這是因為垂直軸加工時工具與工件之間為面的接觸，加工面積大，加工效率高。目前以手扶式磨機及多頭連續(xù)磨拋機運用最為廣泛。手扶式磨拋機是飾面石材的傳統(tǒng)磨拋加工設(shè)備。其基本結(jié)構(gòu)由主搖臂、副搖臂、主電機、主軸和加壓裝置、立柱、搖臂基座、升降電機及絲桿、扶手等組成。
　　
　　該機工作原理為主電機通過皮帶傳動使垂直安裝的主軸和安裝在主軸下的磨盤作旋轉(zhuǎn)運動，使用扶手借助兩節(jié)搖臂可使磨盤沿著石材制品表面移動和在有限范圍內(nèi)上下移動，通過加壓裝置或人工加壓時磨盤上磨石對石材便面產(chǎn)生磨削作用，從而完成研磨拋光作業(yè)。它在同一臺機床上通過手工更換磨盤的方法，可相續(xù)完成粗磨、半細磨、細磨、精磨、拋光的全部作業(yè)。其主要優(yōu)點是機床結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，投資少，但工人的老公強度大，所能加工的板材面積有限。由于通過工人眼睛觀察來確定不同粒度磨盤的更換，所以要求工人技術(shù)水平較高，而產(chǎn)品的最終質(zhì)量也會因人而異。目前此設(shè)備主要用于異型板材的磨拋加工。多頭式連續(xù)磨拋機是一種新型先進的研磨拋光設(shè)備，它通過在生產(chǎn)線上安裝多個不同的磨塊和拋光塊，一次性完成石材的粗磨、細磨、精磨、拋光的全部加工過程。該機主要由磨頭、磨頭電機、磨盤傳動架、機架、自動傳送帶及傳動軸、總控制盤、磨盤控制盤、油壓站、噴水冷卻裝置等組成。連續(xù)多頭磨拋機加上的自動化程度高。操作人員的勞動強度小，生產(chǎn)效率高，可靠性好，生產(chǎn)損耗少，而且加工精度高，磨拋板材的質(zhì)量穩(wěn)定，該設(shè)備在國內(nèi)外已被廣泛采用。同時它也有一些缺點，比如安裝調(diào)試復雜，投資大，生產(chǎn)成本高，而且只能用于加工平面板材，對于異形板材的加工并不使用。目前此設(shè)備正被廣泛用于普通平板的加工，特別是大面積飾面板材的加工。
　　
　　國產(chǎn)連續(xù)磨拋生產(chǎn)線，近幾年也大量地被國內(nèi)石材企業(yè)使用，如廣東科達、福建盛達、廣東合升等企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)磨拋機也大量應用在國內(nèi)石材加工業(yè)，山東華興已研制出連續(xù)磨拋生產(chǎn)線，并于去年銷售越南、哈殺克斯坦等國家。石材磨光技術(shù)也不斷發(fā)展，近幾年樹脂磨具也廣泛取代了菱苦土磨具，金剛石磨具也被大量地應用。
　　
　　石材磨光設(shè)備主要發(fā)展方向是采用電氣控制新技術(shù)，將光、液、電一體化。現(xiàn)在大板磨拋設(shè)備的磨拋厚度越來越薄，寬面薄板磨拋技術(shù)將被應用。
　　
　　石材磨拋設(shè)備國產(chǎn)化技術(shù)水平正在與意大利先進技術(shù)差距不斷縮小，隨著石材設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)制造及設(shè)計水平的不斷提高，國產(chǎn)磨拋設(shè)備將很塊趕超意大利。
　　
　　四、異型加工設(shè)備
　　
　　由于異型石材制品附加值高，無論是現(xiàn)代建筑或碑石和石材家具制造，對異型石材制品的要求都與日俱增。石材的異型加工若用人工或單工序設(shè)備加工，則勞動量大，生產(chǎn)效率低，拋光成本高，難于滿足質(zhì)量要求；而且運用精鋼是工具損耗快。因此，國內(nèi)外出現(xiàn)了很多專門針對異型石材設(shè)計的設(shè)備。異型石材加工設(shè)備按制品加工形狀的不同可分為兩類：一類是用來加工等截面的石材異型制品，或者截面形狀相識，但面積不等的異型回轉(zhuǎn)體制品；另一類用來加工截面形狀不等的空間立體制品，二者控制維數(shù)是不同的。針對異型石材制品的加工形狀不同，對設(shè)備的要求也是不同的。對于用來加工等截面的石材異型制品，或者截面形狀不等的異型回轉(zhuǎn)體制品，以金剛石串珠繩鋸和高壓水射流技術(shù)為主，而對于用來加工截面形狀不等的空間立體制品則主要是仿形數(shù)控設(shè)備為主。
　　
　　數(shù)控金剛石串珠鋸是使用柔性刀具加工異型石材制品的數(shù)控加工設(shè)備，主要由繩輪、金剛石串珠、導向輪電機、機架、繩輪推進設(shè)備等組成。該機所采用的切削刀具是串珠繩，它利用串珠（金剛石燒結(jié)環(huán)）內(nèi)含有的金剛石顆粒，在石材表面以20 或更高的線速度高速運動。切割石材適合于加工體積大，厚度大的異型石材制品。繩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，并可獲得光滑的切割表面。目前開發(fā)的串珠鋸，已從只能安裝一根金剛石串珠繩的單繩式串珠鋸發(fā)展到可同時安裝60根串珠繩的多繩式金剛石串珠鋸。與早期的占地面積很大的多繩串珠鋸相比，今日的多繩串珠鋸已經(jīng)變得更加輕巧實用，設(shè)備外型尺寸與普通的串珠整形機相差無幾。
　　
　　高壓水射流技術(shù)時以高壓水射流或磨料射流為切割手段的石材加工技術(shù)，以異型石材制品的加工為突破進入石材加工領(lǐng)域并在石材加工中應用發(fā)展得很快。這是一種刀具簡單，無粉塵污染，低噪音，切口狹窄的切割技術(shù)。在石材行業(yè)，它主要用于石材拼花板材的加工和各種平板材類石材標志加工，而且產(chǎn)品批量大，精度高。數(shù)控高壓水射流切割機由高壓水泵、工作主機和數(shù)控系統(tǒng)三部分組成。這一技術(shù)裝備遠比現(xiàn)在生產(chǎn)使用的加工設(shè)備造價低，產(chǎn)品加工成本低，功耗低，而且磨損料和水可回收利用，設(shè)備應用范圍廣，時我國石材工業(yè)發(fā)展中值得重視的一項很有前景的新技術(shù)。由于有關(guān)技術(shù)和關(guān)鍵的問題還未得到完全徹底解決，故在國內(nèi)石材加工中好沒得到廣泛應用。
　　
　　雖然繩鋸機和高壓水射流切割機在異型石材的加工中的到了廣泛的運用，但是從嚴格意義來說，這兩種設(shè)備并不能完成真正的三維石材制品的加工。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，針對截面形狀不等的空間立體制品，出現(xiàn)了各種多功能、高效率的數(shù)控加工設(shè)備。這些加工設(shè)備可以通過編程來完成多種復雜形狀的石材異型制品加工，如回轉(zhuǎn)體、主體雕刻制品加工、平面雕刻加工。這種加工設(shè)備的最大優(yōu)點是一次裝夾可以完成多工序作業(yè)，加工質(zhì)量和加工精度都很高，很適宜加工復雜的輪廓，缺點是只能單件生產(chǎn)，而且對刀具的技術(shù)要求很高。
　　
　　目前。國內(nèi)石材異型加工設(shè)備也有幾十種，但是與意大利等先進設(shè)備相比，還存在很大差距。國內(nèi)少數(shù)大型石材加工企業(yè)，近幾年從意大利引進數(shù)控異型加工設(shè)備，進行復雜的異型石材加工，進口異型加工設(shè)備主要有石材加工中心、臥式數(shù)控加工機床、立式數(shù)控加工機床、數(shù)控臺面加工機床等。
　　
　　石材異型加工有許多工序，即使是大企業(yè)，也是靠手工完成，特別是不規(guī)則形狀表面的磨拋光，基本上是靠手工完成。國產(chǎn)異型加工設(shè)備雖然有許多品種，但真正功能強的數(shù)控加工機床還沒有，主要時簡單的數(shù)控（二軸聯(lián)動、三軸聯(lián)動）機床，再就是采用成形刀具進行異型加工。異型石材加工設(shè)備的發(fā)展空間較大，主要方向就是多維數(shù)控，異型石材的設(shè)備磨拋光技術(shù)，各種復雜空間曲面的加工設(shè)備及刀具，可以借鑒金屬數(shù)控加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)，用于石材異型加工設(shè)備。石材平面異型加工設(shè)備工藝較成熟，數(shù)控金剛石串珠繩鋸，數(shù)控水刀切割機，三維數(shù)控銑床等異型加工設(shè)備已經(jīng)成熟，并廣泛應用于石材加工。圓弧石材、球形石材的切割及磨拋技術(shù)相對成熟。異型磨邊設(shè)備（特別是各種圓弧邊），近幾年不斷推向市場，并實現(xiàn)了多頭連續(xù)磨削、磨光，設(shè)備化水平不斷提高。
　　
　　應該指出，石材設(shè)備除了上述集中主要加工設(shè)備外，還應包括金剛石鏈鋸、倒角機等。其他設(shè)備在石材加工中使用有限，故不在此贅述。
　　
　　五、國內(nèi)石材設(shè)備發(fā)展趨勢
　　
　　從國外石材設(shè)備今年來的發(fā)展和在國內(nèi)石材行業(yè)中的應用，目前國內(nèi)石材設(shè)備的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在三個方面：
　　
　　1、石材設(shè)備向高效方面發(fā)展，如在鋸片數(shù)量上增加；
　　2、石材設(shè)備向自動化方面發(fā)展，如數(shù)控技術(shù)在石材加工設(shè)備的廣泛運用；
　　3、石材設(shè)備向環(huán)境化發(fā)展，如金剛石串珠繩鋸，高壓水射流等環(huán)保加工設(shè)備的研制與應用。
　　
　　可以預見，隨著石材加工技術(shù)及裝備的進步，石材加工企業(yè)將朝著工廠化、管理信息化、優(yōu)質(zhì)低耗的方向發(fā)展，而高效以及自動化依然是石材設(shè)備發(fā)展的永恒主題！