发布时间：2012.08.13     浏览次数：

2）仿形切机加工  仿形切机可进行石材曲面的加工，图2为其结构简图。根据所需曲面形状，用其它材料制作同形样板5，并固定在横梁6上；与锯片3同直径的靠轮4，由电机驱动沿样板5作曲面运动，并控制液压缸9上下位移；以带动金刚石锯片3的主轴作垂直进给运动。金刚石锯片3由电机带动，作主切削运动。锯片的进给运动，由主轴横向进给运动和液压缸垂直运动合成。因此，石材横向廓形由样板的形状所决定。当靠模轮在样板上完成一次横向行程后，由电机带动横梁6沿纵向导轨8运动，其纵向位移距离等于锯片宽度，然后再进行横向切割，重复上述动作即可切出所需尺寸的石材曲面。仿形切削适于大批量生产，可以切割各种凹凸曲面。

图2  仿形切机结构简图
1-工作台 2-石料 3-锯片 4-靠轮 5-样板
6-横梁 7-操作台 8-纵向导轨 9-液压缸

3）数控机床加工

加工石材的数控机床主要有：数控车床和数控铣床。图3为数控车床的结构简图。金刚石刀具由计算机控制，可实现三个坐标方向的运动和坐标轴联动，以加工各种异型曲面。操作人员可直接在计算机的屏幕上，对被加工石材的图样进行造型设什，并按加工顺序在屏幕上演示全部加工运动轨迹（可进行剪裁、编辑和修改）并根据其廓形编程。符合要求后，将设计的石材廓形转换成数控加工程序，输入到机床的控制系统中，控制系统发出位移和速度指令，以控制机床伺服系统的运动。伺服系统通过伺服电机驱动滚珠丝杠转动，带动刀架完成各坐标方向的运动，实现各种曲面的加工。数控机床加工精度高，但相应地加工成本也高。

图3 数控车床结构简图
1-床身 2-工件 3-主轴箱 4-主轴 5-桥架马达
6-横梁 7-金刚石切片 8-切片升降导轨 9-切片升降电机
10-横向运动电机 11-金刚石切片动力头
12-磨头 13-纵向桥架 

2．金刚石绳锯加工                                                

（1）金刚石绳锯结构

金刚石绳锯（diamond wire saw）由弹性橡胶套、载体金属丝网、金刚石环块与连接件组成。其结构如图4所示。金刚石环块安装在金属丝网上，两环块间垫以特殊橡胶套，用来保护金属丝网，同时使绳锯有较高的柔性。金刚石环块可用电镀法将金刚石颗粒固定在环上，也可用烧结法制备。烧结法制备的金刚石环块更耐磨损，并有自锐性，使用寿命较长。金属丝网使绳锯具有足够的强度。在丝网中供冷却液，使其容易进入切削区内，以冷却润滑金刚石环块，并能清除磨屑使锯切顺利进行。

图4 金刚石绳锯简图

（2）绳锯的安装

金刚石绳锯长度一般根据需要来选定。因其较长，多做成很多分段，绳锯是由各分段间利用其端面紧固用的钢套（或铜套）管螺纹连接，并将绳锯张紧。绳锯在安装前要检查各个环的外径使其大小均匀一致，其差要小于0.2mm，目的是保证全长上各金刚石环均匀磨损。绳锯总长应是所需长度的1～1.5倍，使其能宽松地安装在设备上为宜。但另一方面要尽可能的短，以防止工作时弹跳使绳锯损坏（见图5）。

图5 金刚石绳锯工作示意图           

在安装绳锯前，先在矿山岩石上用特制钻具钻孔。钻孔要求：在绳锯水平方向孔径为80mm，垂直方向孔径为34mm。绳锯穿过孔并装在主动轮上，然后用张紧轮张紧并缓慢转动，当绳锯消除弯曲不离开工件时即可开始切削。

在天然石材加工中，直径为6mm的绳锯常用于台式设备上。用大型设备切割大型石材，可选用直径16mm的绳锯。

金刚石绳锯已在石材加工、建筑、土木工程中成功使用，但其缺点是绳锯为柔性刀具，加工尺寸精度较差，表面粗糙度大。

3．高压水射流加工

利用超高压水射流技术切割石材、具有加工效率高、噪声低、无粉尘污染、石材切缝窄、加工表面质量好、易实现微机自动控制等特点。同时可以方便地切割不同硬度、不同厚度的石材，特别是对于形状复杂的异形石材加工，更具有忧越性。

超高压水射流（ultrahigh pressure water jet）加工设备主要由以下几部分组成：①供水系统，由水泵、电机、水箱、过滤器等组成，其作用是提高水压至3MPa，并供给增压系统。②增压系统，在液压泵的作用下，将水压由3MPa增到300～400MPa。③蓄能器，其作用是积存一定量的高压水，以吸收来自增压器的脉冲水流和工作时断续引起的冲击，保证工作时获得连续、稳定的超高压水流。④喷嘴及运动控制系统，主要采用宝石制造的喷嘴，其直径据石材硬度及厚度选择，一般选择0.15～0.75mm。同时采用加磨料装置，使磨料与水混合，共同对石材进行切割。磨料一般采用石榴石。

水射流切割石材的原理如图6所示。当高压水射流进入混合室时，其流速可达到音速的2～3倍左右，在磨料入口处产生很大的负压，抽吸来自磨料仓中的石榴石磨料。石榴石磨料在水射流的作用下产生较大的冲击能量，经磨料喷嘴射出对被加工石材表面产生很大的冲击力，冲击强度与射流速度的平方成正比。当这种冲击强度达到和超过石材的抗压强度极限时，在射流冲击处形成粉末状的石材切屑，沿着磨料水射流喷嘴的运动方向，在石材上形成切口。

图6 超高压水射流工作原理
1．石材 2-磨料 3-高压水喷嘴
4-混合室 5-磨料水喷嘴

超高压水射流切割石材时，切割参数的选择对切割质量有重要的影响。当磨料水射流的压力增加时，其流速增加，磨料的冲击动能增大，石材的切割深度也随之增大。喷嘴移动速度增大，磨料水射流切割能力降低。喷嘴靶距增大，磨料水射流集束性降低，切割能力降低。所以应选择合理的切割参数以提高切割效率。

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