石材机械

机械设备

石材机械，是在石材开采、加工、装修等工艺过程中所需的机械及工具。此外，围绕着石材生产工艺过程还有相关的辅助工艺，它们使用的机械、备件、工具、辅助材料、仪器等构成了整个石材的生产工艺过程的全部机械。

分类

1. 按生产工艺过程分类

石材机械可分为石材开采机械、石材加工机械、石材装修机械、石材维护机械、石材加工工具、石材检测机械等，另外还有一些工具和辅具，如金刚石锯片、磨具、磨料、石材化学防护用品、各类石材监测仪器等。

2. 按加工工艺分类

包括切机和钻机。如切机，在切割石材毛板，现场装修、检测时都会用到装有金刚石节块（或整边）圆锯片的切机；再如钻机，在矿山取样、加工钻孔、装修、艺术品雕刻时也会用上各类不同的钻机等。

3. 按刀具材料分类

如使用金刚石、立方氮化硼等作磨料制作的石材加工工具统称为超硬材料工具；使用石材碎料制作的合成石设备称为合成石生产线等。

举例

【勘查与矿山设计阶段】

地质钻机、地钻机、放射性检测仪、样品分析仪、裂石机等

【石材开采阶段】

凿岩机、金刚石绳锯、桅杆吊、顶石机、汽车吊、挖掘机、链式推机、空压机、链臂锯等。

【石材加工阶段】

砂锯、圆盘锯、框架锯、磨机、异型加工机、抹胶机、板材加工流水线、合成石流水线、金刚石工具等

【石材装饰装修设计】

CAD软件、数码相机、计算机、扫描仪、激光划线仪等

【石材装饰装修阶段】

墙锯、清洗机、翻新机、化学锚栓、干挂件、放线仪等

【石材检测阶段】

压力机、放射性检测仪、卡尺、钢直尺、耐磨仪等

【石材维修与防护】

石材翻新机、清洗机、吸水机、光泽度检测仪等

【石材综合利用】

合成石生产流水线、过滤机、净水机、石材冲压机、石材制砖机等

发展状况

历史背景

石材加工历史悠久，地球上自有人类活动以来，就有石材加工，以至于考古学家把远古人类生活的年代划分为旧石器时代和新石器时代。在长达250万年的旧石器时代，石器是人类的主要劳动工具。距今8 000年前，人类开始以磨制的石斧、石锛、石凿和石铲，琢制的磨盘和打制的石锤、石片、石器为主要工具。后来，随着金属工具的出现，人类逐渐掌握了各种石材的开采和加工的方法。

石材毛板加工最初采用摆式砂锯，锯机框架采用绳索吊挂，进给系统靠重力配重完成。锯条张紧机构靠楔形块张紧。磨料主要采用河砂，由人工上砂和加水完成。锯割的板材尺寸小，厚度不均匀，表面粗糙度很大。加工工艺比较简单、产品单一、劳动强度大、质量较差。

在工业革命以前，所有石材开采和加工都是用手工完成的。直到19世纪，欧洲才出现了第一台用于加工石材的机械，这给石材加工行业带来了一场革命。石材机械发明以后，石材加工才从繁重的体力劳动中解脱出来。从此,石材加工开始从手工操作向机械化方向发展。

随着石材加工设备和加工工具的发展，出现了金刚石框架锯机，用来对大理石荒料进行毛板加工。其进给机构和张紧结构采用液压式，同时锯框采用平移式。花岗岩框架砂锯采用同步丝杠进给结构，加砂系统采用自动混料喷砂及喷水系统，加工效率和加工质量得到较大提高。

石材加工设备随着新技术的出现而得到不断发展，同时其加工工艺也得到不断提高。石材加工从板材向异型发展，随之出现圆弧板切机、圆弧板磨机、石线切机、数控雕刻机等一系列异型石材加工设备。石材加工设备也随科学技术的发展而不断完善和更新，从简单电气控制向PLC控制和数控方向发展。加工方法也从机械加工向高压磨料水加工、激光加工、火焰加工、喷砂加工等方向发展。辅助设备也从单一机械装置向数控化和智能化方向发展。

20世纪中叶，石材机械化生产加工设备在德国、法国、西班牙等欧洲国家得到迅速发展，推动了石材加工机械的技术进步。20世纪80年代后期，凭借廉价优质的优势，意大利成为世界石材机械制造业的发达国家。之后，亚洲的日本、中国台湾、中国大陆也诞生了很多优秀的石材装备企业。

自1980年以后，中国石材机械制造业不断引进学习先进国家技术，已初步形成了完整的石材加工机械制造体系，制造技术水平与国际先进水平的差距正在迅速缩短，中国正逐渐成为石材机械制造强国。

今后趋势

石材机械今后将向多元化、高效率、精密化、自动化、流水线的方向发展。

石材开采机械向金刚石绳锯机、大型桅杆吊、多头钻机等适应现代化石材荒料生产效率提高的方向发展；石材加工机械向连续化生产线发展；大型沙锯、框架锯、多刀切机、连续磨机及表面处理设备、异型加工机、雕刻机、加工中心等都将受到用户的青睐；装修机械呈现出向小型化、便携化、多样化的趋势发展；

石材维护机械则向小型化、专用化、高效率化、便携式发展；石材检测仪器与设备向更加专业化、标准化、通用化、小型化、智能化方向发展；石材的装饰装修设计向计算机、数据库、网络化发展；其相应设备、仪器与使用技术的结合也将是未来石材软件科学重要的发展部分等。

技术装备

石材机械的发展非常迅速，新技术、新装备层出不穷。如加工花岗石的砂锯，已发展到可加工7m宽，同时装夹4块标准荒料，拥有230条锯条，24h可加工3500m2效率的机型；开采花岗石的绳锯机与金刚石串珠绳技术已经成熟，开始批量进入矿山；异型石材加工设备向多元化、多型号方向发展；带有多种刀具的石材加工中心的推广使用，为产品的创新提供了手段；

石材CAD设计软件的推出与应用，为石材的装饰装修提供了丰富多彩的形式与图案。石材超薄、超大设备也纷纷被开发出来，使新产品的规格尺寸更加适合装饰装修的要求；新型、便捷的石材装饰装修机械、工具被更加广泛地用到装修现场。

石材清洗、防护、粘接机械成为石材化学新的应用领域；人造合成石生产设备已经实现了国产化，促进了资源利用，也促进了使用人造合成石领域的发展等。

装配

要保证石材机械产品的装配的质量，必须按照规定的各种石材机械产品装配技术要求去操作。不同的石材机械产品装配技术要求虽不尽相同，但在装配过程中有许多工作要点是必须共同遵守合同的。

1、做好零件的清理和清洗工作。清理工作包括去除残留的铸造型砂、铁锈、切屑等。特别是一些重要的零部件，例如龙门大切机、内腔应涂防锈漆。零件上的油污、铁锈或附着的切屑可用柴油、煤油或汽油作为洗涤液进行清洗，然后用压缩空气吹干。

2、相配表面在配合或连接前，一般都需加润滑剂。尤其是主轴箱部件中的轴承部位，升降机构的丝杆螺母部位。

3、相配零件的配合尺寸要准确，装配时对配合尺寸应进行复检或抽检。例如：主轴的轴颈与轴承配合部位，主轴箱与轴承配合的孔及其中心距。

4、轮的装配，要求两齿合轮轴心线必须在同一平面内，并且互相平行，应保证有正常的齿合间隙，同时轴向错位≤2MM。

5、联接的结合表面应检查是否平整，有无变形，否则应修整，去除毛刺，保证接合面接触紧密、平整、不歪斜。

6、密封件应平行压入密封槽，不能扭曲变形，破损刮伤密封面。

7、皮带轮的装配要求是两皮带轮轴线必须平行，轮槽中心应以正，偏移过大会使皮带轮张力不均匀，造成皮带滑脱和加速磨损。同时三角皮带装配前应选配，长度应一致，防止传动中发生振动。

8、轴承装配之前应清洗，洗除防锈漆后才能装配；清洗时应注意检查滚道和滚动体有无锈蚀，转动是否灵活；轴承装配时应在配合件表面涂一层润滑油，装配时如发现压力相差太大，应停止装配进行检查；轴承装配时，无型号的一端应朝里，靠轴肩方向；套装轴承时加力的大些，方向、位置应适当，不应使滚道这滚动体受力，应均匀对称敲打，不可猛击，保证端面与轴垂直，防止安装倾斜。

9、螺纹连接应采用防松装置，根据实际情况和设计要求选用以下常用防松装置；双螺母防松；弹簧垫圈防松；开口销防松；止动垫圈防松圆螺母与花垫防松；对称多个螺栓拧紧方法应采用对称顺序逐步拧紧，条形连接件应从中间向两方向对称逐步拧紧。螺栓连接的罗纹的尾部应突出螺母。

对石材的影响

石材矿山开采技术和装备

中国仍然有不少石材矿山采用打眼放炮这种落后的方法来生产石材荒料，不但生产效率低而且作业不安全，特别是由于爆震引起岩体破裂，对石材资源破坏严重，生产出来的荒料尺寸不规矩，甚至由于出现裂纹而报废，成材率很低。据估算，采用打眼放炮的方法开采荒料只有5%到8%的开采量可以加工成材。上世纪80年代初，一些石材工业发达国家，已明令禁止采用炸药爆破方法开采石材，而代之以金刚石串珠绳锯等先进技术。可以说这是石材矿山开采技术现代化的标志。而衡量石材矿山开采技术现代化程度的一个重要指标是：日人均开采荒料的立方米数。国际厅业界人士认为中国的石材矿山生产率低。原因是缺乏机械化设备，开采技术落后，生产管理不善。一些石材矿山的年均开采量只有几百到几千立方米，少数几个石材矿山的年开采量在1万立方米以上，年人均产量为6 m3。折合月人均产量只有0.5 m3，比印度还低。众所周知，印度也是个石材生产大国。但它的花岗石矿山规模小，无现代化装备，因此石材荒料生产率很低。日人均只有1 m3。芬兰是斯堪的纳维亚国家中最大的石材输出国。它的花岗石矿山生产系统是世界一流的，每年出口花岗石至少在25万吨以上，矿山生产效率高达日人均40 m3。南非石材矿山的生产率属中等水平，日人均8—10 m3。

石材加工机械设备

近十多年来中国石材机械设备的研制有了长足的进步，有的单机性能自动化程度已达到国际先进水平。但是在高端技术设备方面中国还没有生产。从石材企业整体生产线的自动化程度来说，与国外相比仍有差距，某些生产环节仍靠人力操作，不但影响了生产效率，还由于员工素质不高致使成品质量存在不稳定因素。世界石材强国意大利的石材企业即使大多使用自动化程度很高的生产线，但仍然需要具有一定石材知识和经验丰富的人员，来掌握加工过程的工艺参数才能生产出顶级的石材成品。

国外许多石材矿山，特别是花岗石矿山已全面采用金刚石串珠绳锯开采荒料，而且在花岗石荒料的锯切加工方面，也已推广多线型金刚石串珠绳锯。然而在中国许多石材企业仍旧使用老式的框架锯。它的一个显著优点是锯切成本较低，但存在存在很多缺点：

①装配费用高，大约为金刚石串珠绳锯的四倍；

②操作人员多，至少需要两个人操作。更换锯条时还要更多的人共同操作；

③锯切速度慢，老式框架锯的锯切速度只有2cm/h。新式框架的锯切速度也不过3.5-3.8 cm/h.而金刚石串珠绳锯的锯切速度高达20cm/h，有可能提高到30cm/h；

金刚石锯片对石材的影响

④框架锯锯切的板材表面较粗糙，平面度也较差，因而磨光速度低，为100cm/min,而金刚石串珠绳锯锯切的板材表面较平滑，磨光速度可高达160 cm/min，因而减少磨抛加工时间；

⑤能源消耗和材料消耗都比较高；

⑥废钢砂浆的弃置和工作场地的粉尘造成严重环境污染。

石材成品的质量

国际石材业界人士认为，中国石材成品的质量不高，是因为所用的石材加工设备和工艺方法比其它国家落后。以生产花岗石饰面砖为例。从矿山开采出来的花岗石荒料大多形状不规矩，而且尺寸大小不一；锯切成花岗石板材一般采用直径1m和1.6m的金刚石圆锯片,锯片质量不高，锯切下来的板材通常用摇臂磨光磨抛,加工多为手工艺操作，即使用自动化程度较高的磨抛机，配套的磨头所用磨料质量差；磨光后的板材用普通横切机锯切成一定尺寸，生产过程自动化程度低。上世纪90年代，欧洲很多国家已采用了先进的锯切机和高质量的锯片。花岗石饰面砖的生产几乎是全自动化的。最新一代的锯切机装有多达80个直径为1m的金刚石圆锯片，由于采用的是优质金刚石，锯片线速度可高达35m/s,进刀速度为17 m/min，每个锯片的锯切率为1m2/h.相比之下中国用的锯切机一般只装有5个直径为1 m或1.6m的锯片，而且锯片基体和金刚石质量均较差，所以锯片线速度受到限制，为17 m/s或27 m/s，进刀速度慢，为5m/min每个锯片的锯切率约为/0.3 m2/h。

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