金剛石鋸片在石材切割中如何做到更薄、更多、更大

張?jiān)撇?李仁德,胡 歡

(黑旋風(fēng)鋸業(yè)股份有限公司，湖北 宜昌 443005)

1 石材行業(yè)面臨的政策環(huán)境和主要發(fā)展方向

1.1 面臨的環(huán)境和機(jī)遇[1]

“十三五”時(shí)期是我國(guó)全面建成小康社會(huì)的決勝階段，在這一階段，我們要樹(shù)立創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的發(fā)展理念，將創(chuàng)新作為行業(yè)發(fā)展的第一動(dòng)力，以此推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)平衡協(xié)調(diào)發(fā)展，使整個(gè)社會(huì)先進(jìn)制造業(yè)加快發(fā)展，新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)不斷成長(zhǎng)，服務(wù)業(yè)比重進(jìn)一步上升，消費(fèi)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)貢獻(xiàn)明顯加大。為加強(qiáng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，推進(jìn)生產(chǎn)方式和生活方式綠色、低碳化，加快開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，開(kāi)拓新的市場(chǎng)，增加高技術(shù)含量的產(chǎn)品，提升產(chǎn)業(yè)或產(chǎn)品的附加值，將激發(fā)出新的、潛在的市場(chǎng)需求，石材行業(yè)必須主動(dòng)適應(yīng)新形勢(shì)新要求。

“十三五”是工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要時(shí)期。加快推進(jìn)工業(yè)綠色發(fā)展，緊緊圍繞資源能源利用效率和清潔生產(chǎn)水平提升，以傳統(tǒng)工業(yè)綠色化改造為重點(diǎn)，以綠色科技創(chuàng)新為支撐，以法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制度建設(shè)為保障，實(shí)施綠色制造工程，加快構(gòu)建綠色制造體系，推動(dòng)綠色產(chǎn)品、綠色工廠、綠色園區(qū)和綠色供應(yīng)鏈全面發(fā)展，為石材產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展指明了方向。構(gòu)建新業(yè)態(tài)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)重要任務(wù)，其中生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)將成為中國(guó)工業(yè)由大變強(qiáng)的重要途徑。除了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新升級(jí)、提質(zhì)增效外，還要延伸產(chǎn)業(yè)鏈、拓展產(chǎn)品附加值，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”，促進(jìn)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)與加工制造業(yè)融合發(fā)展，生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)將成為石材行業(yè)新業(yè)態(tài)構(gòu)建的重要內(nèi)容。

我國(guó)正處于新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、國(guó)際化的“新四化”及全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房地產(chǎn)建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，帶動(dòng)城鎮(zhèn)全社會(huì)房屋和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資保持較大規(guī)模，為石材工業(yè)發(fā)展提供了持續(xù)穩(wěn)定的市場(chǎng)空間。工業(yè)化和信息化的融合發(fā)展，將改變?cè)挟a(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)路線、商業(yè)模式，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)間的融合，新技術(shù)、新產(chǎn)品和服務(wù)不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用，蘊(yùn)育石材工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新空間。國(guó)家實(shí)施“一帶一路”、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、京津冀協(xié)同發(fā)展等發(fā)展戰(zhàn)略，為石材行業(yè)擴(kuò)大國(guó)際國(guó)內(nèi)貿(mào)易、產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整、上下游產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

1.2 石材行業(yè)主要發(fā)展方向

(1)推動(dòng)石材資源的有序開(kāi)發(fā)、集約化發(fā)展，建設(shè)綠色礦山。

規(guī)范礦山開(kāi)采，集約化開(kāi)發(fā)，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平；優(yōu)化礦山開(kāi)采技術(shù)工藝方案，加快礦山裝備工具技術(shù)改造與升級(jí)；加強(qiáng)礦山廢石綜合利用，推進(jìn)石材產(chǎn)業(yè)與砂石骨料產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。

(2)石材清潔生產(chǎn)加工。

加大環(huán)保設(shè)備投人和工廠作業(yè)線的改造，提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)，由傳統(tǒng)的“大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)、大量廢棄”的粗放加工模式方向逐漸轉(zhuǎn)向以通過(guò)以連續(xù)加工生產(chǎn)線、通過(guò)集成化和自動(dòng)化為特征的綠色環(huán)保車(chē)間加工的發(fā)展方向。

(3)石材制品進(jìn)家裝市場(chǎng)。

進(jìn)一步提高石材產(chǎn)品加工精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量和檔次。大力發(fā)展石材異形產(chǎn)品、石雕石刻、石材馬賽克、拼花等精深加工、高附加值產(chǎn)品。積極發(fā)展復(fù)合板、裝飾保溫一體化石材板、薄板及超薄復(fù)合板、石材建筑構(gòu)件等多功能型產(chǎn)品，有序推進(jìn)人造石制品發(fā)展。加強(qiáng)石材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化工作研究與標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，努力開(kāi)拓石材家庭裝修市場(chǎng)。

(4)石材加工機(jī)械裝備向高效、自動(dòng)化、低能耗、綠色環(huán)保的高端化方向發(fā)展。

石材加工機(jī)械裝備需要由傳統(tǒng)的粗放式向精益化的高端機(jī)械加工裝備方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)可較大程度提升石材加工設(shè)備的運(yùn)行精度，提高石材原料的利用率和設(shè)備的加工效率。因此，基于生產(chǎn)工藝優(yōu)化技術(shù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研發(fā)將是實(shí)現(xiàn)我國(guó)石材行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展、進(jìn)一步提升國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的必由之路。中國(guó)石材協(xié)會(huì)分析認(rèn)為[2]，“隨著復(fù)合加工技術(shù)研究的深人，向構(gòu)件簡(jiǎn)約化、結(jié)構(gòu)緊湊化、配置模塊化和部件商品化方向發(fā)展是石材數(shù)控加工設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)”。

未來(lái)，我國(guó)石材加工裝備制造業(yè)將形成既有為適合于多品種、單件小批量生產(chǎn)條件的全功能性數(shù)控加工中心，也有為適合于大批量生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率的專(zhuān)用型數(shù)控加工設(shè)備的格局。從整體上看，高效、自動(dòng)化、低能耗、綠色環(huán)保將是我國(guó)未來(lái)石材加工裝備的發(fā)展主題。

2 金剛石圓盤(pán)鋸在切割加工領(lǐng)域的地位作用

金剛石圓鋸片已廣泛應(yīng)用于石材加工業(yè)。傳統(tǒng)石材加工主要涉及礦山荒料的開(kāi)采、石材板材的切割、異形石材制品的加工等，石材加工方式涉及到圓盤(pán)鋸、沙鋸、繩鋸、框架鋸、鏈臂鋸等，其分別在不同的切割領(lǐng)域都以各自的特點(diǎn)而有所表現(xiàn)，但圓盤(pán)鋸具有的切割效率高、加工成本低、對(duì)金剛石刀頭的依賴(lài)小、滿(mǎn)足不同場(chǎng)合或切割對(duì)象加工需求的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，使得圓盤(pán)鋸在硬脆材料的切割加工領(lǐng)域仍能獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。也正是以圓盤(pán)鋸為代表的工具進(jìn)步，帶來(lái)了石材開(kāi)采及加工的徹底革命，同時(shí)帶來(lái)從鋸機(jī)到石材產(chǎn)品這一產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)流程的固化和標(biāo)準(zhǔn)化，使得更具性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)的石材制品逐步替代傳統(tǒng)陶瓷板材的前景良好。圓盤(pán)鋸中最為核心的金剛石圓鋸片在傳統(tǒng)石材切割中繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的獨(dú)特作用，發(fā)展前景總體方向是向著產(chǎn)品厚度逾趨減薄(簡(jiǎn)稱(chēng)更薄)、以不同方式進(jìn)行組合的片體更多(簡(jiǎn)稱(chēng)更多)、滿(mǎn)足大板切割需要的產(chǎn)品直徑更大(簡(jiǎn)稱(chēng)更大)的方向快速發(fā)展。在圓盤(pán)鋸和框架鋸、繩鋸、傳統(tǒng)沙鋸等方式(質(zhì)量、效率、成本等)的加工較量中，尤其在硬質(zhì)石材(諸如花崗巖等)方面，繼續(xù)發(fā)揮著引領(lǐng)作用。

更薄是指在薄型化方面，在目前市場(chǎng)行情不景氣的背景下，石材的切割加工進(jìn)入了以成本為競(jìng)爭(zhēng)核心的時(shí)代，通過(guò)鋸片的進(jìn)一步減薄來(lái)提高成材率，降低加工成本。

更多是指組合切割鋸片分為寶塔形組合和單/雙規(guī)格多片組這兩種主要形式，當(dāng)下，多規(guī)格塔形的組合級(jí)別逐漸增多，單/雙規(guī)格多片組的裝片量也大幅提高，進(jìn)一步提高了切割效率。

更大是指在大型化方面，通過(guò)金剛石鋸片的進(jìn)一步大型化，從鋸機(jī)結(jié)構(gòu)、切割工藝以及鋸片幾個(gè)方面的研究和實(shí)踐應(yīng)用表明，超大直徑圓鋸片切割花崗巖大板是最為經(jīng)濟(jì)可行的切割方式。

3 金剛石鋸片在石材切割加工中如何做到“更薄”

3.1 “更薄”的提出背景和實(shí)際需求

隨著以金剛石鋸片為代表的工具的技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)石材制品加工由傳統(tǒng)的粗放型到門(mén)類(lèi)齊全、分工清晰的集約式發(fā)展。尤其是在目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了“新常態(tài)”、市場(chǎng)行情不景氣的背景下，石材制品的切割加工逐漸由傳統(tǒng)的以效率為競(jìng)爭(zhēng)核心的時(shí)代轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿杀緸楦?jìng)爭(zhēng)核心的時(shí)代；由傳統(tǒng)的依靠破壞環(huán)境、浪費(fèi)資源的方式逐漸向以連續(xù)加工生產(chǎn)線、以集成化和自動(dòng)化為特征的綠色環(huán)保車(chē)間加工的發(fā)展方向，具體落實(shí)到金剛石圓鋸片上，通過(guò)“更薄”的進(jìn)一步來(lái)提高成材率，降低加工成本，邁入環(huán)境友好、資源節(jié)約的發(fā)展之路。

3.2 “更薄”能夠帶來(lái)的突出效益

更加薄型化的金剛石鋸片是一款節(jié)能型產(chǎn)品，主要應(yīng)用于石材板材的切割、礦山石材荒料的開(kāi)采等領(lǐng)域。其具有諸多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：鋸片厚度在常規(guī)基礎(chǔ)上減薄，減少了金剛石刀頭的消耗、出材率提高、切割阻力變小、能耗降低等。以傳統(tǒng)鋸片基體厚度7.3mm逐漸減少到3.0mm(切割板厚為20mm)為例進(jìn)行成材率的理論測(cè)算(如圖1所示)可說(shuō)明這一問(wèn)題。

3.3 實(shí)現(xiàn)“更薄”的關(guān)鍵點(diǎn)與難點(diǎn)控制

為使得鋸片在進(jìn)一步減薄后仍能滿(mǎn)足實(shí)際切割性能需求，需要從如下諸多方面進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化或重點(diǎn)控制。

(1)針對(duì)鋸片基體進(jìn)一步減薄后的所需高性能的原材料的選型，通過(guò)優(yōu)化并確定合適的成分配方、穩(wěn)定的鋼鐵冶煉和軋制工藝控制、適當(dāng)?shù)念A(yù)處理工藝，保證原材料成分與原始金相組織的均勻性、產(chǎn)品實(shí)際切割加工時(shí)材料的剛性、強(qiáng)韌性、熱穩(wěn)定性和抗疲勞性。

圖1 成材率測(cè)算Fig.1 The estimated rate of finished products

(2)鋸片基體的進(jìn)一步減薄，對(duì)材料熱處理技術(shù)提出了更高的要求。厚度更薄將不可避免地產(chǎn)生由于各部分冷卻速度不同而造成溫度差異加大，引起鋼的體積收縮不均勻，從而導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生而變形、開(kāi)裂等問(wèn)題；因此，需結(jié)合材料本身相關(guān)特性(包括鋼的奧氏體冷卻相變CCT、TTT曲線)，從綠色環(huán)保、高效的新型熱處理裝備、更加科學(xué)合理的熱處理工藝、綜合性能好的淬火冷卻介質(zhì)等方面著手進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)或突破。

(3)鋸片基體張力預(yù)處理技術(shù)[3]。該產(chǎn)品在直徑變大、厚度減薄的情況下，剛性下降明顯。產(chǎn)品剛性不足，將直接導(dǎo)致產(chǎn)品不能滿(mǎn)足正常的切割。通過(guò)應(yīng)力的調(diào)整及分布來(lái)彌補(bǔ)項(xiàng)目產(chǎn)品直徑變大、厚度減薄而剛性喪失的缺陷，是彌補(bǔ)剛性的關(guān)鍵技術(shù)。所以根據(jù)鋸片切割環(huán)境及條件的不同，需要對(duì)鋸片應(yīng)力做出不同的應(yīng)力預(yù)處理。詳見(jiàn)圖2至圖7所示。

在項(xiàng)目產(chǎn)品的特定位置上，利用碾壓機(jī)(或者是錘擊)鋸片兩側(cè)的固定直徑部位以?xún)?nèi)，這樣就能利用膨脹或不對(duì)稱(chēng)所造成的應(yīng)力來(lái)對(duì)鋸片做應(yīng)力預(yù)處理。

鋸片基體通過(guò)預(yù)置張力的處理后，能夠減低或抵消鋸片外部因熱效應(yīng)而產(chǎn)生的負(fù)面影響，提高產(chǎn)品的固有頻率及臨界速度，從而消除振動(dòng)現(xiàn)象，提高基體剛性，使金剛石鋸片的使用壽命、切割品質(zhì)和切割效率得到根本提高。

圖2 基體的旋轉(zhuǎn)速度效應(yīng)Fig.2 Rotational speed effect of saw blades

圖3 鋸片外部受熱效應(yīng)Fig.3 External heat effect of saw blades

圖4 鋸片切割受力示意圖Fig.4 Saw blade cutting force diagram

圖5 預(yù)置張力示意圖Fig.5 Preset tension diagram

圖6 預(yù)置張力應(yīng)力分布圖Fig.6 Preset tension stress distribution map

圖7 預(yù)置張力應(yīng)力分布圖Fig.7 Preset tension stress distribution map

(4)鋸機(jī)切割裝備的進(jìn)一步改進(jìn)與優(yōu)化。對(duì)鋸機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高鋸機(jī)的整體剛性、主軸的回轉(zhuǎn)精度、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向精度與穩(wěn)定性；增加高可靠性傳感器及智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鋸切過(guò)程的自動(dòng)化調(diào)整、故障診斷處理的智能化。

(5)鋸切工藝的優(yōu)化探索。通過(guò)智能化系統(tǒng)的檢測(cè)與加工參數(shù)的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)“慢速切入-快速工進(jìn)-慢速切出”、“小進(jìn)刀、快走刀、快轉(zhuǎn)速”等切割工藝的自動(dòng)化控制，保證鋸片薄型化后鋸切過(guò)程的安全可控與性能的穩(wěn)定性。

(6)產(chǎn)品整個(gè)服役工作期內(nèi)的服務(wù)。對(duì)產(chǎn)品焊接刀頭、切割使用過(guò)程中的產(chǎn)品使用狀態(tài)的了解和跟蹤及相關(guān)指導(dǎo)，產(chǎn)品使用過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài)和及時(shí)的調(diào)校處理。

3.4 “更薄”基體研制的思考

金剛石鋸片的薄型化(“薄無(wú)止境”)需從原材料、熱處理、鋸片加工及應(yīng)力調(diào)整、鋸機(jī)裝備、切割工藝以及服務(wù)等全流程上向精益化方向?qū)で蟾倪M(jìn)或突破；同時(shí)，應(yīng)結(jié)合不同區(qū)域市場(chǎng)的現(xiàn)實(shí)需求(包括切割對(duì)象、切割方式的變化)滿(mǎn)足并實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，也必將促使鋸片及鋸機(jī)廠家由傳統(tǒng)制造逐漸向制造服務(wù)型企業(yè)方向發(fā)展。

4 金剛石鋸片在石材切割中如何做到“更多”

4.1 “更多”的提出背景和實(shí)際需求

金剛石圓鋸片最早使用是單片切割，后為了提高切割效率，加大鋸機(jī)的功率，在同一根軸上裝多片鋸片，使鋸切效率有了成倍的提高。以往懸臂鋸、龍門(mén)鋸單片切割在規(guī)?；笊a(chǎn)中已一去不復(fù)返。目前市場(chǎng)上使用的組合片主要有單規(guī)格多片組、雙規(guī)格多片組以及多規(guī)格組合塔形組幾種主要方式，具有切割效率高的顯著優(yōu)點(diǎn)；多規(guī)格組合塔形組主要為提高高價(jià)格石材的板材加工成材率，通過(guò)多種薄型化鋸片寶塔形組合分步切割的方式滿(mǎn)足切割需求。因此，無(wú)論是進(jìn)一步提高切割效率還是提高名貴石材的板材加工成材率、板材切割質(zhì)量，所有不同類(lèi)型組合切割的鋸片均向著組合數(shù)量更多的方向發(fā)展。

4.2 組合切割的原理

單規(guī)格多片組即是在單根主軸上安裝相同規(guī)格的多片金剛石鋸片同時(shí)切割的加工方式(詳見(jiàn)圖8)；雙規(guī)格多片組即是在單根主軸上安裝兩種不同大小規(guī)格的相同數(shù)量多片金剛石鋸片，這種組合采用小片開(kāi)槽、大片加深的加工方式(詳見(jiàn)圖9)。

圖8 單規(guī)格多片組示意圖Fig.8 Single specification multi-chip group

圖9 雙規(guī)格多片組示意圖Fig.9 Double specification multi-chip group

對(duì)于多規(guī)格組合塔形組，即多種不同大小規(guī)格的金剛石圓鋸片組合在鋸機(jī)主軸上一起使用，依據(jù)石材荒料的高度和組合級(jí)數(shù)對(duì)鋸片基體規(guī)格進(jìn)行匹配，保證在切割時(shí)組內(nèi)不同規(guī)格鋸片旋轉(zhuǎn)后同時(shí)接觸石頭，同時(shí)工作受力，采取小片開(kāi)槽、不同規(guī)格大片逐漸加深分步切割的方式(詳見(jiàn)圖10)。

圖10 多規(guī)格塔形組示意圖Fig.10 Multi-specified tower group

多規(guī)格組合塔形組配組原理如下：

金剛石圓鋸片基體的外徑滿(mǎn)足以下條件：D表示

最大片，h表示切割石材板的高度，n表示套數(shù)，則對(duì)應(yīng)的金剛石圓鋸片基體的規(guī)格為第二片：D-2h/n、第三片：D-4h/n、第四片：D-6h/n、依此類(lèi)推。

配組通式為：d=D-2(i-1)h/n，其中i=1，2，3，4，5，6，…。

按照以上配組公式選擇鋸片基體直徑，可以保證不同直徑大小的鋸片旋轉(zhuǎn)后同時(shí)接觸石材，同時(shí)工作受力。

4.3 實(shí)現(xiàn)“更多”的關(guān)鍵點(diǎn)與難點(diǎn)控制

(1)單規(guī)格多片組、雙規(guī)格多片組內(nèi)鋸片的平面度、端跳、徑跳、張力值等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)一致性的保證，由黑旋風(fēng)鋸業(yè)推出的組合掏空片，切割時(shí)節(jié)能降耗效果顯著，排渣與冷卻性好，鋸片使用壽命長(zhǎng)，板材切割精度高。

圖11 黑旋風(fēng)掏空孔型單規(guī)格多片組、雙規(guī)格多片組Fig.11 The single specification multi-chip group and the double specification multi-chip group of HXF hollow hole type

(2)對(duì)于多規(guī)格組合塔形組，不同大小規(guī)格的鋸片安裝在同一主軸上，由于其轉(zhuǎn)速一致而導(dǎo)致不同規(guī)格鋸片切割時(shí)的載荷和線速度不一致，因此，需根據(jù)大小分組規(guī)格進(jìn)行鋸片基體的硬度取值的分段控制(小鋸片適當(dāng)降低硬度提高材料韌性及改變金相組織提高疲勞性與大鋸片匹配)；通過(guò)切割消耗計(jì)算優(yōu)化不同規(guī)格鋸片的齒數(shù)，保證切割時(shí)不同規(guī)格鋸片的刀頭盡量均勻消耗；通過(guò)多配小片來(lái)解決小片由于受力大而產(chǎn)生的損耗快、易裂紋的問(wèn)題。

(3)在組合鋸片的張力控制上，對(duì)于張力均勻性的控制比張力值范圍的控制更有益。

(4)在組合鋸切裝備方面，需要進(jìn)一步提高或保證主軸的剛性和回轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，同時(shí)在進(jìn)刀和走刀機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性方面需加強(qiáng)，通過(guò)自動(dòng)對(duì)刀保證分級(jí)切割時(shí)板材的切割質(zhì)量。

4.4 實(shí)現(xiàn)“更多”的方式探討

(1)針對(duì)單規(guī)格多片組、雙規(guī)格多片組，實(shí)現(xiàn)“更多”有如下方式:

圖12 多規(guī)格塔形組Fig.12 Multi-specified tower group

以鋸片基體薄型化為前提，進(jìn)一步規(guī)范鋸機(jī)、切割工藝、操作，通過(guò)明確切割對(duì)象進(jìn)行相關(guān)組合規(guī)格、厚度的特殊定制，通過(guò)“更多”的鋸片直接切割，實(shí)現(xiàn)切割成本和效率的最優(yōu)組合。

(2)針對(duì)多規(guī)格組合塔形組，通過(guò)實(shí)現(xiàn)大規(guī)格鋸片的直徑更大、厚度更薄來(lái)實(shí)現(xiàn)塔形組合的分級(jí)級(jí)數(shù)(片體規(guī)格)更多(后續(xù)章節(jié)“更大”將詳述)，以及多規(guī)格組合塔形組中鋸片基體規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化。

圖13 基于薄型化的直接“更多”切割Fig.13 Direct "more" cutting on the tendency of being thinner

5 金剛石鋸片在石材切割中如何做到“更大”

5.1 “更大”的提出背景和實(shí)際需求

裝飾裝修中對(duì)石材大板(硬質(zhì)大理石或花崗巖)的需求越來(lái)越多，同時(shí)國(guó)外以石材大板來(lái)進(jìn)行套材滿(mǎn)足異類(lèi)規(guī)格的裝飾模式逐漸推廣，而傳統(tǒng)的沙鋸或繩鋸切割成本高、效率低使得其大面積推廣有一定局限性，對(duì)金剛石框架鋸改變切割方式后用于切割花崗巖大板經(jīng)過(guò)系統(tǒng)研究后現(xiàn)仍處于試驗(yàn)階段，受制于框架鋸的切割原理及方式，金剛石框架鋸切割花崗巖大板并產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用幾無(wú)可能。而通過(guò)金剛石鋸片的進(jìn)一步大型化，從鋸機(jī)結(jié)構(gòu)、切割工藝以及鋸片幾個(gè)方面的研究和實(shí)踐應(yīng)用表明，超大直徑圓鋸片切割花崗巖大板是最為經(jīng)濟(jì)可行的切割方式。

5.2 實(shí)現(xiàn)“更大”的關(guān)鍵點(diǎn)與難點(diǎn)控制

圓盤(pán)鋸切割石材大板主要使用多規(guī)格塔形組的切割方式，這其中就對(duì)規(guī)格更大更薄的金剛石鋸片、鋸切裝備、以及鋸切工藝等提出了更加嚴(yán)苛的要求。

(1)要實(shí)現(xiàn)金剛石鋸片的更大更薄，必須從超大超薄型金剛石鋸片基體的原材料選型、熱處理技術(shù)、校平與張力控制等方面加以控制。

a)鋸片鋼材料的選型。隨著市場(chǎng)對(duì)超大型鋸片切割質(zhì)量和穩(wěn)定性的更高要求，從近些年市場(chǎng)超大型鋸片實(shí)際供應(yīng)上可以看出傳統(tǒng)的“土片”(普通碳素鋼)逐漸被綜合性能好的調(diào)質(zhì)鋼(合金工具鋼)替代。因此，需要和大型專(zhuān)業(yè)化鋼廠加強(qiáng)合作，通過(guò)優(yōu)化并確定合適的成分配方、穩(wěn)定的鋼鐵冶煉和軋制工藝控制開(kāi)發(fā)寬幅面薄型化新型鋸片專(zhuān)用鋼材料。

b)超大超薄型金剛石鋸片基體專(zhuān)用熱處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)。傳統(tǒng)“土片”不經(jīng)過(guò)任何熱處理工藝技術(shù)處理，其使用性能差、壽命短。由于沒(méi)有與之配套的大型化熱處理裝備，部分大型化鋸片基體使用鋼廠軋制過(guò)程中的在線水霧噴淋處理，其加工出來(lái)的材料硬度差值大、鋼板變形大，導(dǎo)致最終使用切割時(shí)的產(chǎn)品剛性不夠，切割質(zhì)量與穩(wěn)定性難以保證。因此，開(kāi)發(fā)較為合適的超大超薄型金剛石鋸片基體專(zhuān)用熱處理裝備、探索研究較為科學(xué)合理的熱處理工藝技術(shù)對(duì)于超大超薄型金剛石鋸片基體用于切割石材大板尤為重要。

c)大幅面超薄鋸片的校正與張力控制。大直徑、厚度超薄的圓盤(pán)類(lèi)薄板件，在熱處理、磨削等工序要嚴(yán)格控制產(chǎn)品的平面度之外，后期還需通過(guò)人工校平來(lái)達(dá)到預(yù)設(shè)的平面度標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的金剛石鋸片基體僅通過(guò)人工錘擊“鼓包”處就可以消除變形，達(dá)到目的。但是對(duì)于超大超薄型金剛石鋸片基體，由于其幅面大、厚度薄，按照常規(guī)平面度校正和張力控制辦法無(wú)法保證產(chǎn)品整體的平面度和張力指標(biāo)。黑旋風(fēng)鋸業(yè)公司研究開(kāi)發(fā)了一種新型的圓鋸片基體校平方法，該校平方式不僅很好地解決了超大超薄型的平面度的問(wèn)題，同時(shí)在校平過(guò)程中釋放了有害的殘余應(yīng)力，從而提高了產(chǎn)品的平面度，增加了產(chǎn)品的剛性。

(2)塔形組合超大片切割超大板專(zhuān)用鋸切裝備的開(kāi)發(fā)。鋸機(jī)的大型化、整體剛性、切割分刀及進(jìn)刀行走機(jī)構(gòu)裝置的改進(jìn)優(yōu)化、控制系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化是切割超大板專(zhuān)用鋸切裝備開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。

(3)鋸切操作及工藝的規(guī)范化。通過(guò)培養(yǎng)有經(jīng)驗(yàn)的大切操作工和程序化規(guī)范作業(yè)流程，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)鋸切操作過(guò)程中的野蠻進(jìn)刀現(xiàn)象，通過(guò)精細(xì)化的操作、小進(jìn)刀高轉(zhuǎn)速的固化鋸切工藝保證切割的穩(wěn)定性。