繩鋸機研究進展

金剛石串珠繩鋸機是石材大板加工的主要設(shè)備之一。隨著石材采石場向著機械化作業(yè)方向發(fā)展，金剛石繩鋸被廣泛應(yīng)用。本文就該繩鋸機的相關(guān)研究進展綜述如下。

1.     相關(guān)期刊論文分析

近兩年來，有關(guān)繩鋸技術(shù)領(lǐng)域的研究主要集中在繩鋸機研發(fā)、串珠設(shè)計、繩鋸控制系統(tǒng)等方面，其中：

在繩鋸機開發(fā)方面：為解決現(xiàn)有礦山荒料開采工藝的開采效率低、成本高、準(zhǔn)備時間長等問題，華僑大學(xué)提出一種三步法二機型組合式荒料開采工藝，用兩種規(guī)格（Φ30mm和Φ11.4mm）串珠繩鋸機組合開采，開采工藝中關(guān)鍵技術(shù)裝備為132kW礦山荒料開采用繩鋸機。該校設(shè)計了132kW超大功率繩鋸機的進給機構(gòu)、主動輪位置調(diào)整機構(gòu)；完成了礦山開采用超大功率繩鋸機整機的三維圖設(shè)計；對主電機托板進行力學(xué)分析、優(yōu)化設(shè)計和可靠性測試；設(shè)計了超大功率繩鋸機整機控制系統(tǒng)等。廈門致力金剛石科技股份有限公司為提高切割貴重石材時的切割經(jīng)濟性，研發(fā)并制作一種新型結(jié)構(gòu)的、2.0mm的金剛石繩鋸。用該繩鋸進行大理石切割試驗，測定其鋸切參數(shù)并對其性能進行分析。結(jié)果表明：新型繩鋸切割鋒利度好，不易斷繩，切割速度與現(xiàn)有8.8mm的金剛石繩鋸相當(dāng)。由于切縫更小，石材切割成材率可提高20%~30%，而且切割功耗小、廢渣排放少、節(jié)能環(huán)保。

在串珠設(shè)計方面：中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司分析了花崗巖、大理石和鑄鋼的化學(xué)成分、物理性能及微觀組織，比較了這三種不同加工對象在化學(xué)成分、物理性能及微觀組織方面的差異，提出了加工這三種對象的繩鋸串珠配方設(shè)計思路：（1）在設(shè)計花崗巖串珠時，金剛石的品級和濃度都要偏高，金剛石的粒度按粗、中、細(xì)的比例要合理搭配。金屬胎體的硬度要與花崗巖的硬度相匹配，保證金剛石的刃速度。金屬胎體的抗彎強度要高，避免金剛石的過早脫落，影響到串珠的壽命。（2）在設(shè)計大理石繩鋸串珠配方時，金剛石的品級和濃度都要偏低，金剛石的粒度按粗、中、細(xì)的比例要合理搭配。金屬胎體的硬度要偏低，保證金剛石的出刃速度。金屬胎體的抗彎強度要高，避免金剛石的過早脫落，從而影響串珠的壽命。（3）鑄鋼繩鋸串珠的配方設(shè)計思路應(yīng)與大理石繩鋸串珠的配方設(shè)計思路相近。金剛石的品級要偏低，而濃度要偏高。金屬胎體的硬度要與鑄鋼的硬度相匹配，保證金剛石的出刃速度。

在控制系統(tǒng)研究方面：四川省建材工業(yè)科學(xué)研究院為石料采石場設(shè)計出一種繩鋸切石轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，便于繩鋸在狹窄的采石現(xiàn)場切石；固定輪上的繩鋸僅由萬向輪轉(zhuǎn)換切石方向，可適用于各種繩鋸的使用；萬向輪在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)下改變角度，再在變換90°位置的外罩式托架中換上固定繩輪，便可在較大范圍內(nèi)變換繩鋸切石方向。同時還設(shè)計了串珠鋸防振系統(tǒng)，通過從動輪的制動負(fù)荷，防止從動輪與石材加工件間串珠鋸的振動，避免刃體損傷，延長鋸使用壽命，同時確保順利切割，獲得平整的切割面。

2.     相關(guān)中國專利申請分析

截至檢索完成日，國內(nèi)有關(guān)石料繩鋸機的專利申請共有210件，其中發(fā)明專利申請70件（占33.33%），有效、失效、實審中發(fā)明專利分別為27件、23件和20件，其余處于實質(zhì)審查狀態(tài)；實用新型專利申請140件（占66.67%），92件仍在有效期。

表1 繩鋸機中國專利申請概況表

繩鋸機研發(fā)活動最活躍的地區(qū)是福建省，共有86件專利申請，占全國繩鋸機技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埩康?0.95%，這與福建是全國最大的花崗巖產(chǎn)地，且省內(nèi)聚集了一批花崗巖開發(fā)企業(yè)有關(guān)；隨后是廣西、山東、湖南、廣東和北京，專利申請量均在10件以上。

繩鋸機中國專利申請主要集中于以下技術(shù)領(lǐng)域：

B28D1/06，具有往復(fù)式鋸條的石料鋸切裝置，63件；

B28D1/08，具有環(huán)形刀具式鋸條的石料鋸切裝置，43件

B28D7/00，繩鋸機適用附件，43件；

B28D1/02，石料鋸切裝置，42件；

B28D1/12，專門適用于加工石料的鋸條，23件；

B23D57/00，鋸床或鋸切裝置，18件；

B23D61/18，專用鋸條，如線鋸條；在所選擇的個別位置裝有鉆石或其他磨粒的片鋸或線鋸，12件；

B29C45/14，插入預(yù)成型件或?qū)?，如在插入件周圍注射成型或用于涂覆制品?件；

B28D1/22，石材切割，6件；

B28D5/04，用非旋轉(zhuǎn)式工具的石材加工裝置，6件；

B23D65/00，切割任何種類材料的鋸床或鋸切裝置的刀具制造，4件。

圖1繩鋸機中國專利申請技術(shù)分布圖

結(jié)合圖2，研究出國內(nèi)繩鋸機主要專利申請人及其專利申請重點如表3所示：

圖2繩鋸機主要中國專利申請人技術(shù)分布圖

表3繩鋸機主要中國專利申請人研發(fā)概況表

3.     未來研究方向

石料繩鋸機未來的主要研究方向為：（1）針對硬度不同石材優(yōu)化串珠配方；（2）繩鋸機張緊裝置、驅(qū)動裝置、防抖裝置設(shè)計；（3）繩的張緊力恒定技術(shù)研究；（4）繩鋸機自動控制、預(yù)警技術(shù)研究；（5）繩鋸機鋸切工藝參數(shù)研究；（6）繩鋸的張緊力對板材加工質(zhì)量的影響研究等等。