金刚石串珠切割绳锯的应用

近年来，人们对石材的要求越来越高，迫使各国不断提高石料开采技术。各国开采石材的方法不相同：有火焰切割，跳钻、爆矿以及串珠锯开采法等。串珠锯法是上世纪70年代中期兴起于欧洲的一种新的大理石开采技术。切割绳锯由于它具有锯切效率高、锯切质量好、使用灵活及荒料率高等特点，所以除在石材开采中广泛应用外，还在石材整形加工，异型石材加工及混凝土切割等方面具有广泛的应用。

1、串珠锯概述

1.1串珠锯组成与性能

串珠锯一般由动力机械、行走机构及控制系统等组成。动力机构是驱动主动绳轮旋转的机构;行走机构驱动锯机在工作导轨上往复运动，保持串珠绳在锯切过程中的紧张力;控制系统则控制、监视主动绳轮，串珠绳的张紧力和行走机构的运动速度等。

串珠锯按动力方式不同，绳锯钢丝绳可分为液压式、电动式、内燃机式。其中液压式串珠锯在意大利等国家由于开采机械化水平很高已不采用，内燃机式串珠锯仅用于无电的矿山，目前国外常用的大多数是电动式。

串珠绳是一种柔性的锯切刀具。目前常用的串珠绳其串珠按应用分为4种类型：

(1)、切割混凝土的烧结串珠。

表1 常用电动式串珠锯性能

型号 性 能

VIPP10

直流电动功率50kW：电气控制自动张紧、切割

高度、1.70m，主动轮调整量23cm

AIPEIA840

主电机功率40kW:主动绳轮变向方式为手动

3600.锯切效率8—l2㎡/h

CUTROCK705

液压张紧，主动轮直径2.25m、切割高度2.4m，

切割宽度3.5~4.Om

(2)、切割花岗石、乌金砂石的压塑烧结串珠。

(3)、切割大理石烧结串珠。

(4)、切割大理石的电镀串珠。

串珠按制造工艺分有电镀、浸渍、烧结串珠。电镀串珠多用于切割大理石，其中金刚石粒度一般为30~40目和40~50目等。通常固定在直径为5mm钢丝绳上的串珠直径在10~llmm之间，两串珠间距在25mm以上，其间放置弹簧垫圈。为减少由于压力和弹簧弹力引起的滑动，4~5个串珠间有一个固定金属套。浸渍或烧结串珠一般用于切割花岗石，所用金刚石粒度大约为40~50目。串珠间装有模压塑料制成的套，它能防止磨削液对钢丝绳的腐蚀，防止石屑对钢丝及串珠内径的磨损，可延长刀具寿命。

2、串珠锯的应用状况及影响因素

2.1、开采石材的应用

开采大理石电镀串珠绳是27—32个/m串珠。由于大理石较软，因此开采速度较高。此时所用的金刚石是MBS-710，它是专门为电镀串珠设计的，可高速切割，平均切割效率为8—l6㎡/h。而使用烧结串珠锯，其切割效率在整个过程中是基本稳定的。电镀串

珠寿命一般在20—3㎡/h之间，而烧结串珠能达到电镀串珠的2倍。开采大理石过程中钢丝寿命不如串珠长，大约每隔7~1 0㎡/m需要换钢丝。表2给出了开采大理石串珠锯的性能。

开采花岗石所用浸渍(或烧结)串珠比较典型的直径为10~11mm，串珠间有隔离套，33—40个/m串珠。开采中使用的金刚石一般是MBS-70或MBS-60。

表2开采大理石的串珠锯性能

串珠类别 切割效率2/h 串珠锯寿命㎡/h

电镀 8—16 20—35

浸渍 6—8 30～50

这两种金刚石韧性大、有规则，在恶劣的工作条件下具有良好的切割性能。石材类型不同，串珠锯切割率和寿命也不同，表3可以看出，开采中影响串珠锯切割率的相关因素为材料的类型、工作条件、刀具尺寸等。

金刚石串珠锯很适合连续切割，以下几种工作环境只能采用串珠锯：如有裂缝的情况，据美国一家矿

表3开采花岗石的串珠锯性能

花岗石硬度 切割效率㎡/h 串珠锯寿命㎡/h

软 12—20 25—40

中 5—7 4～7

硬 3—5 4—6

场报道，在这种情况用传统的方法，生产速度下降88%:而费用却增加了13倍(与串珠锯相比)。另一种情况是在陡峭的山上作业，用传统方法如冲钻法等，不容易工作，而串珠锯由于对刀具的长度无限制却是很方便有效。

总之与传统的开采方法相比，串珠锯具有切速高，低费用、柔性大、劳力低、材料损失少、无粉尘、噪音小、无振动、开采质量高等优点。在国外许多石材矿山的开采已具有了可观的规模，形成了“台阶”式开采，有的矿山将石料开采，整形，成品加工，抛磨及运输出口等多项优点集于一体，成为高效统一的现代矿山。

2.2、石材整形及异型加工的应用

较规则的石料块或板材具有较高的价值。由于串珠锯具有能加工常规工具难以加工的不规则石料的特点。因此，大量应用于石材加工厂的整形加工中。该技术与框架锯、金刚石圆锯片相比，具有较高的切割效率和较大的切割面积，而且噪声小、无振动、还能进行曲面修形，并可获得光滑的切割表面。其切割性能如表4。

表4整形串珠锯切割性能

花岗石硬度 切割效率㎡/h 串珠锯寿命㎡/h

软 2～3 10~15

中 1.5~2 6～7

硬 1~1.5 4～8

异型曲面石材近年显示突出的价值，市场需求越来越大，其加工技术及设备也相继有较大发展，意大利生产的SUPERSAGC1500-5AXIS是一种数控异型石材加工机。该机能切割最大工件的规格为：长2.5m，宽1.5m，高1.5m，配备的数控装置，能控制5个自由度位置，具有切速高、劳力低、调整灵活、自动张紧等多种优点。

异型石材加工机充分利用了线切割的灵活性。通过X、Y、Z轴移动刀具或工作，实现曲线切割，能出色完成许多常规刀具无法实现的加工工艺，如工艺品的“镂空”，还可加工多种曲面，鼓形面及石柱等形形色色的装饰材料。

总之，金刚石串珠锯技术比较经济有效，在我国机械化落后的企业和矿山应该加速推广，据笔者所知串珠锯在目前应用还很少，但它具有很大的市场，相信它一定会为我国的石材业带来新的繁荣。