當(dāng)前石材礦山年產(chǎn)量超過100萬t的國家有l(wèi)4個，據(jù)2006年統(tǒng)計，年產(chǎn)量超過1000萬t的國家有4個，其中中國以年產(chǎn)量2100萬t仍居首位，其他依次為印度、意大利和伊朗。自2002年以來，這4個國家的年增長率穩(wěn)步上升，但幅度不大。值得矚目的是土耳其，2002年其石材荒料產(chǎn)量為315萬 t,到了2006年已猛增至940萬t,增加了2倍，在國際石材產(chǎn)量排名順序中，由2002年排在西班牙與巴西之后第7位，至2006年已超過西班牙與巴西而躍居第5位。更值得注意的是，2004至2006年世界主要國家和地區(qū)出口大理石荒料及加工產(chǎn)品產(chǎn)量統(tǒng)計，土耳其已連續(xù)3年位居第一，無論是產(chǎn)量還是年增長率均遙遙領(lǐng)先于原先的大理石出口大國意大利。究其原因，主要是近些年來土耳其加強(qiáng)了石材工業(yè)的科研工作，有關(guān)大學(xué)開展了大理石鋸切工具與工藝的研究。綜觀國際石材市場的競爭已由價格競爭和產(chǎn)品質(zhì)量競爭，轉(zhuǎn)向縮短交貨期的競爭。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，國際石材行業(yè)中石材鋸切機(jī)械、工具和工藝均有長足進(jìn)步。
　　
　　1石材鋸切機(jī)械
　　
　　眾所周知，從石材礦山開采荒料并加工成板材以及各種石材產(chǎn)品的生產(chǎn)都離不開石材鋸切機(jī)械。面對國際石材市場的激烈競爭，石材機(jī)械制造廠商不得不考慮如何優(yōu)化其產(chǎn)品以期在市場中占有一席之地。當(dāng)前石材鋸切機(jī)械的發(fā)展趨勢有以下幾個方面。
　　
　　1.1在石材礦山開采中進(jìn)一步普及使用金剛石串珠繩鋸
　　
　　金剛石串珠繩鋸在大理石礦山開采中取得卓有成效的應(yīng)用之后，目前在花崗石和其他堅硬石材礦山的開采中也已取得越來越多的應(yīng)用。除了開采荒料之外，還用于荒料切方，以減小荒料運輸?shù)捏w積與重量，同時也為其他機(jī)械加工提供定尺荒料。
　　
　　1.2固定式金剛石串珠繩鋸向多道金剛石串珠繩與計算機(jī)數(shù)控發(fā)展
　　
　　目前大多數(shù)較大的石材加工企業(yè)越來越多地采用了計算機(jī)數(shù)控的金剛石串珠繩鋸將石材荒料鋸切成板材或特殊規(guī)格的石材產(chǎn)品。但是要鋸切不同厚度的板材就必須配備可便捷調(diào)整金剛石串珠繩間距機(jī)構(gòu)的鋸機(jī)，這需要較大投資。最經(jīng)濟(jì)合理的辦法就是根據(jù)石材產(chǎn)品的種類同時配備金剛石串珠繩鋸、框架鋸和圓鋸片鋸，三者配合使用，相互取長補(bǔ)短。
　　
　　1.3橋式鋸切機(jī)向多用途發(fā)展
　　
　　無論生產(chǎn)什么樣的石材產(chǎn)品，橋式鋸切機(jī)是不可或缺的重要設(shè)備。新型的橋式鋸切機(jī)不但具有多功能性，而且借助電腦控制向全自動化發(fā)展，可用辦公室個人電腦編程序，也可連接外部計算機(jī)輔助設(shè)計程序，在工作中一次設(shè)定即可完成全部相繼的加工工序。
　　
　　在傳統(tǒng)的橋式鋸切機(jī)上，圓鋸片的傳動軸固定在一個方向上，工件則置于可旋轉(zhuǎn)的工作臺上。而今越來越多的制造廠家不再采用旋轉(zhuǎn)臺方案，而是采用了可改變鋸切方位的鋸片傳動機(jī)構(gòu)。其優(yōu)點是不用轉(zhuǎn)動重量大的工作臺，又能提高鋸切精度。
　　
　　許多制造廠家還研制出可使用多種加工工具的橋式鋸切機(jī)，可兼用鉆孔工具和成形加工工具等，實現(xiàn)一機(jī)多用。
　　
　　1.4石材加工中心
　　
　　所謂加工中心是指可連續(xù)完成好幾個工序加工的多工序自動數(shù)控機(jī)床。
　　
　　目前國際石材市場中碑石和建筑用裝飾石材產(chǎn)品激烈的價格競爭和交貨時間的不斷縮短，進(jìn)一步促進(jìn)了意大利裝飾石材鋸切、研磨和拋光機(jī)械以及加工中心的出口。主要是兩種類型的機(jī)械，即三座標(biāo)軸系和五座標(biāo)軸系的鋸切機(jī)，后者除了X、Y、Z座標(biāo)軸之外，還有旋轉(zhuǎn)軸C,工具可圍繞垂直軸轉(zhuǎn)動，而A軸可使工具傾斜任一角度，便于加工墓碑石的斜面。
　　
　　伴隨著石材機(jī)械控制系統(tǒng)的發(fā)展，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上也更趨于完善。例如可調(diào)節(jié)高度的吸塵機(jī)構(gòu)，可將鋸屑向下方排除而不致影響后續(xù)工序的進(jìn)行。此外，加工表面時工具主軸或工作臺可自動傾斜將冷卻液與鋸屑排人集液盤中。
　　
　　計算機(jī)數(shù)控加工中心大多是多功能的，對操作人員的技能要求越來越高。為此，一些石材機(jī)械生產(chǎn)廠家也在研制便于用個人計算機(jī)控制的操作系統(tǒng)，盡可能減少輔助作業(yè)時間。總之，發(fā)展趨勢是整個生產(chǎn)線實現(xiàn)自動化。
　　
　　目前石材制作的廚房操作面板等產(chǎn)品有很大的市場需求。此類操作面板的加工往往需要鋸切出安裝水池與爐灶等的定形孔，其加工過程包括一些標(biāo)準(zhǔn)工序與特殊工序。為此，已有石材機(jī)械生產(chǎn)廠家將自動控制的橋式鋸切機(jī)與加工中心聯(lián)合起來組成廚房操作面板等產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)線。
　　
　　1.5加工立體工件的專用機(jī)械
　　
　　將橋式鋸切機(jī)與多工序自動數(shù)控機(jī)床兩者的優(yōu)越性相結(jié)合使工作臺從各個方向進(jìn)人加工位置，并使用大直徑圓鋸片，其傳動支架可旋轉(zhuǎn)至不同方向，并配備了工具倉，可自動更換不同加工工具，在X、Y、Z座標(biāo)軸上裝配適當(dāng)規(guī)格的導(dǎo)軌即可加工各種立體形狀的工件。
　　
　　2 石材加工工具
　　
　　在石材加工中，鋸切機(jī)和研磨、拋光等加工機(jī)械的推陳出新，需要配備各種不同類型的金剛石工具。當(dāng)前發(fā)展的趨勢是要求金剛石工具工作壽命長、工作速度快、振動小、噪音低。在石材行業(yè)中最常用而且用量最大的是金剛石鋸片和金剛石串珠繩。近些年來這兩種工具的性能都在不斷改進(jìn)。
　　
　　2.1金剛石圓鋸片
　　
　　金剛石圓鋸片啟用時需使金剛石出刃才能盡快進(jìn)入正常與高效的工作狀態(tài)。為了縮短這一過程，新型的金剛石圓鋸片多在金剛石刀頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計上做改進(jìn)。
　　
　　將金剛石刀頭制成橫截面呈階梯形或平錐形可減少刀頭兩側(cè)的磨損量、降低動力消耗并有利于降低振動與噪音。平錐形截面刀頭的頂部寬度一般比底部寬度小2mm左右。此類型鋸片一開始進(jìn)入鋸切狀態(tài)即具有高速鋸切性能。
　　
　　流線型刀頭是在金剛石刀頭旋轉(zhuǎn)方向的前端制成弧線形，鋸切時可減少阻力并降低周期性沖擊負(fù)荷。在刀頭兩側(cè)制出若干道流線形溝槽可減少刀頭的摩擦阻力，提高冷卻效果，也更利于鋸屑的排出，從而改善鋸切性能。
　　
　　此外，在金剛石刀頭的燒結(jié)材料中采用新型的粘結(jié)劑可改變刀頭胎體性能，使金剛石刀頭具有廣譜鋸切性能，適用于鋸切各種軟硬不同的石材。
　　
　　2.2金剛石串珠繩
　　
　　實踐證明，金剛石串珠的幾何形狀可影響金剛石串珠繩的鋸切性能。目前有一種新型的雙凸環(huán)形金剛石串珠，是采用金剛石注模技術(shù)在金剛石串珠圓柱體上制出兩道凸環(huán)。這種新型金剛石串珠繩與傳統(tǒng)的金剛石串珠繩相比，可提高鋸切速度，降低鋸切成本，但使用壽命略有降低。重要的是采用金剛石注模技術(shù)可以制造出其他形狀更為復(fù)雜的金剛石串珠，為全面提高金剛石串珠繩的鋸切性能提供了可能性。改變金剛石串珠形狀是當(dāng)前提高金剛石串珠繩鋸切性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　
　　影響金剛石串珠繩使用壽命的因素除了金剛石的品質(zhì)、金剛石串珠胎體成份、配比與燒結(jié)工藝之外，鋸屑與冷卻液的磨蝕也是重要因素。為防止鋸屑與冷卻液對串珠繩的磨蝕，目前采取的技術(shù)措施是塑化處理，即在串珠繩外表面包敷一薄層橡膠之類的柔性材料，在一定間隔粘結(jié)固定好金剛石串珠后，在金剛石串珠之間模注一種彈性耐磨材料，如橡膠或樹脂類材料，形成串珠之間的間隔套以取代鋼質(zhì)螺旋彈簧間隔套。這種塑化處理還將金剛石串珠與鋼繩之間以及金剛石串珠與金屬間隔套之間的剛性接觸改為柔性接觸，增強(qiáng)了金剛石串珠繩的整體柔性，降低了金剛石串珠繩的彎曲應(yīng)力，從而提高了使用壽命。同時還改善了金剛石串珠上金剛石的受力情況，減少金剛石的碎裂與脫落，提高了鋸切效率。
　　
　　3 石材鋸切工藝
　　
　　單顆金剛石破碎巖石的實驗研究表明，金剛石的工作速度可高達(dá)40m/s以上。由此可見，目前石材工業(yè)中使用的各種金剛石工具都遠(yuǎn)未充分發(fā)揮其潛在效能。在國際石材加工與進(jìn)出口貿(mào)易中一向以大理石和花崗石為大宗產(chǎn)品，因此對大理石和花崗石的鋸切工藝研究一直備受重視。況且石材鋸切工藝還涉及生產(chǎn)成本的降低和石材資源的有效利用問題。
　　
　　3 .1大理石鋸切工藝的研究
　　
　　金剛石串珠繩應(yīng)用在大理石的鋸切已有20余年，為了研究它的最佳工作條件及有效鋸切參數(shù)，土耳其Hacattepe大學(xué)新近設(shè)計出一臺實驗型金剛石串珠繩鋸，采用傳感器自動檢測鋸切過程中的參數(shù)，并借助計算機(jī)自動程序?qū)λ鶞y數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與分析。
　　
　　研究金剛石串珠繩鋸最佳工作狀態(tài)首先應(yīng)分析影響鋸刀效率的諸因素，有些因素是不可控的，有些是可控的。前者包括被鋸切石材的性質(zhì)，如硬度、強(qiáng)度、均質(zhì)性，所含礦物成份及結(jié)構(gòu)特點等。后者包括鋸機(jī)動力、鋸切方式（水平或垂直）、鋸切速度、鋸入角與鋸出角、金剛石串珠繩的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能、操作人員的技能等。對這些因素進(jìn)行多元統(tǒng)計分析，改變可控因素以應(yīng)對不可控因素可以獲得金剛石串珠繩的最佳工作狀態(tài)，從而提高鋸切效率，降低鋸切成本。采用上述配有傳感器和計算機(jī)自動程序的實驗型金剛石串珠繩鋸對不同類型的大理石進(jìn)行鋸切實驗可測定其最佳鋸切條件，建立大理石的可鋸性分級系統(tǒng)，此外還可鑒定不同類型金剛石串珠結(jié)構(gòu)對鋸切性能的影響。
　　
　　3.2花崗石鋸切工藝研究
　　
　　由于國際石材市場競爭激烈，特別是花崗石板材大量用于高層建筑物的外墻飾面，其技術(shù)要求要當(dāng)嚴(yán)格，遠(yuǎn)非鉆眼放炮方法開采出來的花崗石荒料所能滿足。為此，使用金剛石串珠繩開采花崗石荒料與鋸切花崗石板材的工藝研究勢必受到各石材工業(yè)國的重視。其研究內(nèi)容包括提高荒料開采的成材率和荒料質(zhì)量、降低鋸切成本、推廣精確而無破損性的鋸切工藝、盡量減少石材資源的損失和對生態(tài)環(huán)境的破壞。
　　
　　在金剛石串珠繩鋸切花崗石的實踐中，影響其鋸切性能的直接因素是鋸切參數(shù)，主要是金剛石串珠繩的線速度、鋸切速率和鋸人角。還有一個不可忽略的因素就是金剛石串珠繩的彎曲，由于邊緣效應(yīng)往往加重了金剛石串珠繩的磨損。
　　
　　研究表明，鋸入角（金剛石串珠繩與水平面之間的夾角）越大，鋸切速度（mZ/m）也越大，而鋸切速率增加則金剛石串珠繩的壽命降低，表現(xiàn)為金剛石串珠繩每米長度所鋸切的面積（mZ/m）減少。但是，在相同鋸切速率條件下，金剛石串珠繩的線速度取25m/s時，其壽命比之線速度低于此值（20m /s）和高于此值（30m/s）時都長一些。
　　
　　隨著鋸切速率的提高，動力消耗必然增加，只是當(dāng)線速度取25m/s時，其增加的幅度比之線速度為20m/s或30m/s時均小一些。
　　
　　綜合上述鋸切參數(shù)間的相關(guān)性可以看出，金剛石串珠繩的壽命隨著其線速度、鋸切速率、動力消耗以及鋸入角的增大而降低。應(yīng)指出的是，當(dāng)鋸刀速率一定的情況下，金剛石串珠繩線速度加大有利于其壽命的提高。但達(dá)到最佳值后，線速度進(jìn)一步加大則壽命降低。鋸人角增大雖有利于鋸切速率的提高，但也會導(dǎo)致金剛石串珠繩的磨損加大?？梢娺^分追求鋸切速率的提高必然降低金剛石串珠繩的使用壽命，亦即造成金剛石串珠繩的過大消耗，即成本增加。不過增大鋸切速率也會降低動力、人工等成本。因此，應(yīng)通過成本分析求得總成本最低進(jìn)的鋸切速率最佳值。
　　
　　3.3板巖鋸切工藝研究
　　
　　板巖是一種變質(zhì)巖，顆粒極細(xì)，劈理板發(fā)育，司剝離成堅硬的薄板，表面光滑，在英國等歐洲國家廣泛用作屋頂鋪設(shè)材料，即作為屋瓦用。長期以來這種板巖屋頂材料一直靠人工劈分法來生產(chǎn)，成品率極低，市場上供不應(yīng)求。在英國北威爾士有一板巖礦，年采掘量為250萬t,用傳統(tǒng)人工劈分法只能生產(chǎn)出2萬 t的屋面板料，資源浪費之大可見一斑。為此該礦改用現(xiàn)代鋸切工藝，即采用多片式金剛石圓鋸片機(jī)進(jìn)行鋸切。原先那些劈理不夠分明的板巖荒料無法用手工劈分法加工，如今可用鋸切法加工，生產(chǎn)過程中的余料還可鋸切成建筑構(gòu)件和內(nèi)部裝飾用石材產(chǎn)品，廢料率降低20%,從而使該板巖礦的開采壽命由40年處長至200 年，而且縮短了成品的交貨時間，提高了成品質(zhì)量，成品尺寸可增大到50em×30em.
　　
　　從礦山開采出來的板巖荒料先用橋式鋸切機(jī)鋸成所要求長度和寬度的54em×34cm×45cm的塊料。再用多片式圓鋸片機(jī)沿劈理方向鋸成厚度為53mm的板料，此時產(chǎn)生的廢料率約為35%。最后用水平式圓鋸片機(jī)將53mm厚的板料就其厚度分兩次對半鋸切成厚度為8mm的板料并鋸切成 50cm×30cm見方，四邊倒角，用火焰法處理表面使之具有手劈板巖屋面瓦片的天然外觀。
　　
　　板巖的強(qiáng)度不是很高，采用金剛石圓鋸片以水平鋸切方式鋸出厚度僅為8mm的板材應(yīng)該說是一種比較先進(jìn)的鋸切工藝。再者，在二次鋸切中產(chǎn)生的35%的廢料經(jīng)壓碎加工后用作混凝料或填充料，提高了石材資源的綜合利用，值得借鑒。