CN1195612C - 石料的切割方法和实现上述方法的平行式切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种借助排锯(1)把石料(12)或类似材料切割成平板或小块的方法，排锯(1)具有带金刚石或磨料的镶片的锯片(35)，以及水冷却和润滑系统，该方法包括上述锯片(35)和上述石料之间的往复接近运动，以及上述锯片(35)相对于上述石料(12)的周期的纵向往复运动，其特征在于它还包括上述锯片(35)相对于上述石料(12)在垂直于所述的周期的纵向往复运动方向的方向上并与上述往复接近运动无关地作接近和离开的周期运动。还公开了实施这种切割方法的切割机。
Description
技术领域
本发明涉及花岗岩、大理石以及其它石料、砾岩、混凝土和类似岩石的切割方法。
本发明还涉及振荡平行式切割机，它具有一组带金刚石镶片的平行的锯片，适合将石料或类似材料切割成平板，甚至是大尺寸的平板。
背景技术
通常，使用多锯片排锯将石料切割成大平板，或者使用金刚石圆盘锯直接切割成单一的小尺寸。
水平的多锯片排锯可以切割高至2米的板片，而圆盘锯能够切割的总高度不超过该圆盘直径的1/3太多，因此为切割同样高度的板片，圆盘锯的直径应达到不可能实施的5米那样大。
此外，为了具有支承和类似厚度的金刚石镶片，以及类似的切屑材料损失，需要比较排锯锯片与直径仅600毫米的圆盘锯，后者可以切割平板高度仅为200毫米，为排锯锯片能切割高度的1/10。
适合切割1米高度的圆盘锯的直径大于2.5米，以及金刚石镶片的厚度为12毫米，与之对比的金刚石排锯锯片的厚度为5.5毫米。因此用圆盘锯切屑材料的量倍增，工具的费用较高和切割使用的能量也较大。然而，金刚石圆盘锯具有较高的切割速度，至少是排锯锯片的10倍。
制造过程和随后的需要通常导致操作者选择某一种切割系统。
现有的技术状态允许使用金刚石镶片圆盘锯切割大理石或花岗岩。相反，金刚石锯片仅用于切割大理石。为了切割花岗岩，使用钢锯片对着被切割的石料传送冲洗水携带的混有添加剂的分散磨料。在石料上制成的切槽为8～10毫米宽，比金刚石锯片的切槽大30～60％。
因此，排锯切割具有变化的直线运动，虽然使用类似的机器可切割位于摩氏(Mohs)硬度表上4级以下的“软”钙质材料以及超过8级的“硬”硅质材料，显示出操作管理实质上不同以及建立的动力和切割切屑极为不同，涉及使用或不使用带有金刚石镶片的锯片的可能性。
另一方面，使用含铁磨粒协助多锯片排锯切割花岗岩和硬质石料的事实导致加工过程和洗涤水，以及由此而产生的加工环境与大量氧化铁的问题，它使材料污染和弄脏。作为其结果，大理石和花岗岩的切割工序，它是工厂制造过程中的第一过程，有时是唯一的过程，必须保持隔离状态，以与加工水的周期隔离。
用金刚石锯片排锯切割花岗岩的最初尝试是在70年代初实现，那时已引入金刚石排锯切割大理石。在最近25年中，使用金刚石排锯切割大理石和软质石料已经确定，而使用金刚石锯片排锯切割花岗岩和其它硬质石料的尝试仍在继续，但无相关的成功。
这些尝试不顺利的原因如下：
—花岗岩和其它硬质石料的硬度很类似于天然或合成金刚石，而不同于钙质材料和软质石料。
—锯片的往复运动妨碍对单独的金刚石颗粒形成稳定的支承，因为当它总是沿相同方向移动时，金刚石镶片内的金刚石颗粒长大。由于镶片在两个方向移动，金刚石倾向于摆动和易于与粘接剂分离和提前损坏。
—排锯锯片的金刚石镶片不适当的接触直线速度比金刚石圆盘锯低得多。
—切屑材料排出不良和随后停留及夹带在金刚石对磨材料的两个方向上，这些对磨材料是由磨下的材料的颗粒构成，其硬度不比金刚石低多少。
至今为止使用具有金刚石锯片排锯切割花岗岩的尝试未导致金刚石排锯的结构在工艺上有效和经济上可行地切割花岗岩。
在US,2,554,678中公开了一种排锯，它使用设置在框架内的一组锯片，框架偏心连接至具有不协调运动的一对轮子，轮子带动锯片往复运动，导致在可变环路内的椭圆运动。
在EP 0 002 265和WO 92/22408中公开了垂直的排锯，其锯片框架沿椭圆路径移动，因此使锯片仅在往复运动的一个方向与被切割材料接触。为了提高工具的速度，排锯减轻了重量和制成带有短锯片的垂直型。
这些技术方案的实际效果尚不了解，但可以指出，EP 0 002 265公开的排锯工作时使工具承受不规则的和不可预见的载荷和磨损，而WO92/22408中公开的第二种排锯的结构数据不能以适当的功率和研磨能力切削材料。
WO 92/22408是从假设出发，这是正确地但过度地估计了需要对5种硬度级别使用专门的金刚石工具，以及花岗岩分类在有切割困难的级别。
有关使用金刚石排锯切割钙质石料的实线指出，为专门材料有目的地设计和制造的具有金刚石镶片的锯片具有最佳的材料脱落。例如，具有孔洞结构的凝灰石脆弱和干燥，可以降低应力和有利于磨下的材料的排出。由于应力被孔洞吸收，可以获得50厘米/小时和更高的脱落。因此有理由确认使用专门的锯片加工凝灰石。
然而，市场上的大理石数量有数百种，不可能为每一种大理石固定配备专门的锯片，以及为材料系列配备专门的锯片。在此领域内，的确使用了通用锯片，排锯的工作安排成在切割粘接锯片的石料后，切割更耐磨的和干燥的石料来清理锯片，材料的掉落，生产率和平均成本是可以接受的。如果我们考虑花岗岩更高的硬度和不同的结构，逻辑上应该相同和导致也为花岗岩使用通用的金刚石锯片结构。
至于花岗岩，通常相信它不能使用金刚石排锯低价格地有效切割，因为工具的速度太低。制造商给出的金刚石工具切割花岗岩的最佳速度约20米/分，而排锯的中等可能速度为1米/分。因此，不能使用金刚石排锯切割花岗岩，因为工具的可能的直线速度不足。但是如果这是有价值的理由，它仍可解释为何金刚石排锯可以正确加工大理石，这里建议的正确的速度为其一倍，超过40米/分。而且为什么切割的每1米2石料的金刚石的成本实质上与具有最佳末端速度的圆盘锯相同，以及对于锯片，它不在恒定的速度工作，与平均速度的误差约为最佳速度的3％。
事实是金刚石工具高的末端或直线速度在排锯上无论如何难以提高，因为往复运动的相关重量对于切割材料的能力或者对于工序最终费用的限定都不是决定性的，而工具的磨损才是决定性的。与之相反，最重要的因素是获得在切割时磨下的材料的有效的排出，以消除或减少金刚石镶片的反磨蚀作用。
现在切割大理石和软质石料使用的金刚石排锯是具有极简单操作的机器，在操作中可控制的和可改变的唯一参数是脱落，即锯片和材料之间或材料和锯片之间的接近速度，以及切割用润滑水的数量及磨下的材料的排出。在这些排锯中，锯片和金刚石镶片经常与被切割材料接触。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种切割方法，可更有效、更廉价和更高速地用于大理石和软质石料，以及可以使用不同的工具，借助排锯切割花岗岩或硬质石料，并克服现有技术的缺点。
本发明的另一目的是提供一种具有特殊功能的金刚石排锯，它可以有效地切割每一种石料和类似材料，甚至是硬质材料，而使用有限的动力和可限制加工的切屑。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种借助排锯把石料或类似材料切割成平板或小块的方法，排锯具有带金刚石或磨料的镶片的锯片，以及水冷却和润滑系统，该方法包括上述锯片和上述石料之间的往复接近运动，以及上述锯片相对于上述石料的周期的纵向往复运动，其特征在于它还包括上述锯片相对于上述石料在垂直于所述的周期的纵向往复运动方向的方向上并与上述往复接近运动无关地作接近和离开的周期运动。
为实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种把石料或类似材料切割成为平板或小块的平行式切割机，所述的切割机具有支承用的支承结构，支承结构包括至少四个立柱，各立柱的顶部通过侧面元件连接，侧面元件借助纵向导板支承锯片框架锯片框架接合至一个连杆/曲轴系统，以便沿预定途径带动锯片框架进行周期的往复运动，一组平行的锯片装置在上述锯片框架内，所述的锯片装置具有金刚石或磨料镶片，切割机还包括上述锯片框架和上述石料之间的往复接近运动系统，其特征在于所述的切割机还包括至少四个致动器，构成使上述锯片框架相对于上述石料在垂直于锯片的所述的周期的纵向往复运动方向的方向上并与锯片和石料之间的往复接近运动无关地作接近和离开的周期运动系统。
按照本发明，切割石料的方法借助配备金刚石镶片锯片的框架实现，它具有除锯片和石料之间的往复接近运动以及锯片的周期往复运动外，还具有锯片相对于石料作接近和离开的周期运动和锯片框架的振荡运动。
由于存在锯片相对于石料接近和离开的周期运动，按照本发明的排锯具有优于现有技术的切割特性，以及由于锯片离开石料使可以定期清理切槽内的磨下的材料。
附图说明
本发明的上述目的将通过本发明排锯的最佳实施例和附图明确表示出来，附图中：
图1是按照本发明的排锯的横向视图；
图2是按照本发明的排锯的锯片框架的顶视图；
图3是图2所示锯片框架的局部前视剖面图；
图4是按照本发明排锯锯片框架的第二实施例的顶视图；
图5是按照本发明排锯的第一工作周期的示意图；
图6是按照本发明排锯的第二工作周期的示意图；
图7是按照本发明排锯的第三工作周期的示意图。
具体实施方式
参见上图，现说明按照本发明使用配备具有金刚石镶片的锯片的排锯切割石料或类似材料的方法。
切割方法基本上具有以下四种主要运动：
—锯片框架和被切割石料之间的往复接近运动；
—锯片框架相对于石料的周期纵向往复运动；
—沿垂直于周期往复运动方向的方向，锯片框架相对于石料的接近和离开的周期运动；
—锯片框架的振荡运动，它可改变锯片相对于切割工作周期中石料基面的倾斜。
独立地和按照预定的程序正确使用和控制上述运动以切割不同的材料，可以获得下列创新的功能：
—可以使锯片沿一个或两个运行方向接近和离开处于任何位置的材料，允许充分洗涤切割槽和排出磨下的材料；
—除了锯片框架和石料之间的往复接近运动的脱落送进外，有可能控制锯片移动时每个周期中与被切割材料接触的金刚石镶片的压力；
—控制锯片框架相对于石料的接近和离开周期运动的速度，有可能实现锯片在材料上的清理作用，这对于切割花岗岩和硬质石料特别有用；
—有可能在主动切割周期中重复数次清理操作；
—有可能在锯片框架往复周期运动的每个操作周期内改变锯片及其金刚石镶片的倾斜，从而在运行方向上锯片框架的倾斜是不同的和与相对的运行方向上该框架的倾斜相对；
—有可能调节，特别是减少锯片相对于石料的纵向往复周期运动的频率，以便精确地控制锯片框架相对于石料的接近和离开的周期运动的频率和工作周期。
借助对上述功能的控制，有可能编制适合于加工各种不同材料不受限制的工作周期数的程序。
首先是有可能在速度为零的冲程末端的末端中心避免金刚石镶片和被切割材料之间的接触，以及确定在每个单周期中以何种速度重建与材料的接触和随后脱离。
此外，有可能固定在锯片框架的一个交变方向上，使锯片不与材料接触，或者固定锯片运动对着材料的压力/干涉，锯片相对于石料的接近速度，在一个或以后周期中以多少时间减小锯片框架的平移速度。
最后，使锯片在一个方向上向一个方向倾斜和在相对方向上向相对的方向倾斜，这样有可能使用水平的排锯在两个切割面雕刻和切割材料，在每一面仅在石料的一半产生两条清晰的相对的环缝，供水和磨下的材料从石料的中心开始排出穿过石料。
无论使用水平排锯或垂直排锯进行这种操作可减少锯片和被切割材料50％的接触路径和接触面，但应同时使用均匀的往复谐调运动的两个方向。
可以在没有镶片和锯片的情况下清洗切割槽保证刀具和材料之间接触路径的广泛可调性，改进了切割过程和延长了锯片的寿命。这点在切割硬质石料时特别有利，其中磨下的材料代表了对金刚石的有效的抗研磨料。
借助排锯不同功能的独立的控制，有可能使用更有效的周期，例如当要求锯片运行的正确工作，当切割开始和结束，或者当石料内有较硬的硬块时。
现在说明按照本发明排锯的一个实施例。
参见图1，2和3，水平型排锯1具有由四个立柱2，4组成的支承结构，固定在地板3的相应基础上以及用侧面元件6和横档在顶部连接。借助纵向导板8侧面元件6支承着一水平锯水平保持框架，水平锯片保持框架被连杆/曲轴系统带动作往复运动。具体地说，其连接方式是连杆28与和飞轮26耦合的曲柄连接，飞轮调节曲柄的运动。飞轮轴被把电动机30的滑轮和作为大滑轮工作的飞轮26连接起来的皮带32带动。
石料12放置在底座14上，底座可以垂直升起，在进行切割时使石料接近锯片，代替的方案是石料可放置在固定的底座上，而使锯片框架与可垂直移动的导板连接，连接借助在立柱内设置的螺栓/螺帽系统进行。
由图2可见，纵向导板8可借助中心枢轴16或转轴与侧面元件6连接，在锯片35前进运动中，纵向导板8可沿不平行于石料12的基面的第一方向倾斜(如图1虚线8′所示)，或者在锯片35的反向运动中沿与第一方向相对的第二方向倾斜(如图1虚线8″所示)。这种振荡或摆动运动可以借助各种致动器控制，例如气动、液压、电磁、电机械或本实施例所示的机械传动系统。为了清晰起见，图1中导板8的倾斜适当地扩大了。
运动直接取自飞轮26的轴，通过第一轴25和角度传动装置24，22传动至具有相对相位的四个偏心装置18，18′和20，20′。当两个前偏心装置18，18′处于升高位置时，两个后偏心装置20，20′处于降低位置，反之也是这样，使锯片框架首先沿一个方向，随后沿相对方向倾斜。
可代替的方案是，纵向导板可以设置在同样的侧面元件内，借助于上述类似的振荡系统进行振荡，并放置在四个支承立柱内。
参见图2和3，锯片框架包括内框10和外框11，内框10适合容纳锯片35和相应的张紧机构37，外框11与导板8滑动接合。外框11连接至连杆/曲柄系统以传动往复运动，借助连接点29把上述往复运动传至内框10。内框10和外框11借助四个致动器40连接到一起，使两部分在垂直于锯片切割方向的方向上周期往复运动。
可代替的方案是，容纳锯片35的内框10不放置在外框11内，而放置在它的上面或下面。
内框10和外框11很容易在相应于四个致动器的点分离，以便于维修操作和改变工作种类。保持锯片的整个内框10很容易更换，以改变工作，例如由大理石改变为花岗岩，或者当需要改变切割平板的厚度。
四个致动器40同步控制使锯片相对于石料作接近和离开的周期运动，与切割时锯片和石料之间的往复接近运动无关。
图4中示出锯片框架装置另一个实施例的顶视图。锯片框架52借助四个致动器50连接至纵向的滑动导板8，可在垂直于锯片切割方向的方向上往复运动，在平行的平面上移动锯片框架52。
保持一组锯片35和相应的张紧机构37的锯片框架52直接连接至连杆/曲柄系统，通过连接点39传动往复运动。
在各实施例中使用的致动器40和50可以是气动，液压，电磁或机械的。
在锯片框架和被切割石料之间得到的往复运动的速度，行程和频率可以调节和每次由程序选择确定。调节上述参数，有可能建立金刚石镶片在被切割材料上的冲击速度，施加压力以及最终清理的重复频率。
图5，6和7示出相对于不同工作周期的三个曲线图。图5的曲线图示出具有与材料双切割接触的单向切割工序，图6的曲线图示出使用振荡功能和在每半周期进行接触的双向切割工序，以及图7的曲线图示出当锯片框架的速度较高和恒定时具有单接触的单向切割工序。
曲线图上的曲线分别表示：
81—时间；
82—锯片框架纵向往复运动的速度；
83—锯片框架纵向往复运动的加速度；
84—锯片在材料上的接触压力；
85—锯片相对于材料接近；
86—切割的倾斜(振荡)；
87—与材料接触。
Claims (14)
1.一种借助排锯(1)把石料(12)切割成平板或小块的方法，排锯(1)具有带金刚石或磨料的镶片的锯片(35)，以及水冷却和润滑系统，该方法包括上述锯片(35)和上述石料之间的往复接近运动，以及上述锯片(35)相对于上述石料(12)的周期的纵向往复运动，其特征在于它还包括上述锯片(35)相对于上述石料(12)在垂直于所述的周期的纵向往复运动方向的方向上并与上述往复接近运动无关地作接近和离开的周期运动。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于上述锯片(35)相对于上述石料(12)作接近和离开的上述周期运动的行程是可调的，以便改变锯片(35)施加在石料(12)上的压力。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于上述锯片(35)相对于上述石料(12)接近和离开的上述周期运动的速度是可调的，以便改变锯片(35)施加在石料(12)上的冲击力和接触行程。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于上述锯片(35)相对于上述石料(12)作接近和离开的上述周期运动在上述锯片(35)相对于上述石料(12)的周期纵向往复运动的前进和反向相位中至少一个相位多次重复。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于上述锯片(35)相对于上述石料(12)的上述周期纵向往复运动的频率是可调的，以便精确控制上述锯片(35)相对于上述石料(12)作接近和离开的周期运动的频率和工作周期。
6.按照以上权利要求中任何一项的方法，其特征在于在周期纵向往复运动时，锯片(35)的行程在锯片(35)的前进运动中沿不平行于石料(12)的基面的第一方向(8′)倾斜，以及在锯片(35)的反向运动中沿与第一方向相对的第二方向(8″)倾斜。
7.一种把石料(12)切割成为平板或小块的平行式切割机(1)，所述的切割机具有支承用的支承结构，支承结构包括至少四个立柱(2，4)，各立柱(2，4)的顶部通过侧面元件(6)连接，侧面元件(6)借助纵向导板(8)支承锯片框架(10，11；52)，锯片框架(10，11；52)接合至一个连杆/曲轴系统，以便沿预定途径带动锯片框架进行周期的往复运动，一组平行的锯片(35)装置在上述锯片框架内，所述的锯片装置具有金刚石或磨料镶片，切割机还包括上述锯片框架和上述石料(12)之间的往复接近运动系统，其特征在于所述的切割机还包括至少四个致动器(40；50)，构成使上述锯片框架相对于上述石料(12)在垂直于锯片的所述的周期的纵向往复运动方向的方向上并与锯片和石料之间的往复接近运动无关地作接近和离开的周期运动系统。
8.按照权利要求7的切割机，其特征在于锯片保持框架具有一个内框(10)，适合于支承锯片和相应的张紧机构(37)，以及一个外框(11)，接合上述连杆/曲轴系统，适合将往复运动传动至上述内框(10)，锯片框架的上述内框(10)和外框(11)连接到一起以便使上述内框相对于石料(12)作周期的接近和离开运动。
9.按照权利要求8的切割机，其特征在于上述内框相对于石料(12)的周期的接近和离开运动由机械的、电机械的、气动的、液压的或电磁的致动器(40)控制。
10.按照权利要求7的切割机，其特征在于上述锯片框架(52)相对于上述石料(12)作接近和离开的上述周期运动系统具有致动器(50)，用于使上述锯片框架(52)相对于在垂直于锯片(35)切割方向的平行的平面上的上述纵向导板(8)移动。
11.按照权利要求10的切割机，其特征在于上述锯片框架的致动器(50)是机械的、电机械的、气动的、液压的或电磁的致动器。
12.按照权利要求7的切割机，其特征在于上述锯片框架(52)相对于上述石料(12)作接近和离开的上述周期运动系统具有致动器(50)，使上述纵向导板(8)在垂直于锯片(35)切割方向的平行的平面上移动。
13.按照权利要求12的切割机，其特征在于上述纵向导板(8)的上述致动器是机械的、电机械的、气动的、液压的或电磁的致动器。
14.按照权利要求7至13中任何一项的切割机，其特征在于上述纵向导板(8)在锯片(35)周期往复运动时在锯片(35)的前进运动中沿不平行于石料(12)的基面的第一方向(8′)倾斜，以及在锯片(35)的反向运动中沿与第一方向相对的第二方向(8″)倾斜。
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