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绳锯机研究进展

发表于:2018-10-16 17:17:04

绳锯机研究进展

金刚石串珠绳锯机是石材大板加工的主要设备之一。随着石材采石场向着机械化作业方向发展,金刚石绳锯被广泛应用。本文就该绳锯机的相关研究进展综述如下。

1.     相关期刊论文分析

近两年来,有关绳锯技术领域的研究主要集中在绳锯机研发、串珠设计、绳锯控制系统等方面,其中:

在绳锯机开发方面:为解决现有矿山荒料开采工艺的开采效率低、成本高、准备时间长等问题,华侨大学提出一种三步法二机型组合式荒料开采工艺,用两种规格(Φ30mm和Φ11.4mm)串珠绳锯机组合开采,开采工艺中关键技术装备为132kW矿山荒料开采用绳锯机。该校设计了132kW超大功率绳锯机的进给机构、主动轮位置调整机构;完成了矿山开采用超大功率绳锯机整机的三维图设计;对主电机托板进行力学分析、优化设计和可靠性测试;设计了超大功率绳锯机整机控制系统等。厦门致力金刚石科技股份有限公司为提高切割贵重石材时的切割经济性,研发并制作一?#20013;?#22411;结构的、2.0mm的金刚石绳锯。用该绳锯进行大理石切割试验,测定其锯切?#38382;?#24182;对其性能进行分析。结果表明:新型绳锯切割锋利度好,不易断绳,切割速度与现有8.8mm的金刚石绳锯相当。由于切缝更小,石材切割成材率可提高20%~30%,而且切割功耗小、废渣排放少、节能环保。

在串珠设计方面:中国有色桂林矿产地质研究院有限公司分析了花岗岩、大理石和铸钢的化学成分、物理性能及微观组织,比较了这三种不同加工对象在化学成分、物理性能及微观组织方面的差异,提出了加工这三种对象的绳锯串珠配方设计思路?#28023;?)在设计花岗岩串珠时,金刚石的品级和浓度都要偏高,金刚石的粒度按粗、中、细的比例要合理搭配。金属胎体的硬度要与花岗岩的硬度相匹配,保证金刚石的刃速度。金属胎体的抗弯强度要高,避免金刚石的过早脱落,影响到串珠的寿命。(2)在设计大理石绳锯串珠配方时,金刚石的品级和浓度都要偏低,金刚石的粒度按粗、中、细的比例要合理搭配。金属胎体的硬度要偏低,保证金刚石的出刃速度。金属胎体的抗弯强度要高,避免金刚石的过早脱落,从而影响串珠的寿命。(3)铸钢绳锯串珠的配方设计思路应与大理石绳锯串珠的配方设计思路相近。金刚石的品级要偏低,而浓度要偏高。金属胎体的硬度要与铸钢的硬度相匹配,保证金刚石的出刃速度。

在控制系统研究方面:四川省建材工业科学研究院为石料采石场设计出一种绳锯切石转向系?#24120;?#20415;于绳锯在狭窄的采石现场切石;固定轮上的绳锯仅由万向轮转换切石方向,可适用于各种绳锯的使用;万向轮在旋转轴旋转下改变角度,再在变换90°位置的外罩式托架中换上固定绳轮,便可在较大范围内变换绳锯切石方向。同?#34987;?#35774;计了串珠锯防振系?#24120;?#36890;过从动轮的制动负荷,防止从动轮与石材加工件间串珠锯的振动,避免刃体损伤,延长锯使用寿命,同时确保顺利切割,获得平整的切割面。

2.     相关中国专利申请分析

截至检索完成日,国内有关石料绳锯机的专利申请共有210件,其中发明专利申请70件(占33.33%),有效、失效、实审中发明专利分别为27件、23件和20件,其余处于实质审查状态;实用新型专利申请140件(占66.67%),92件仍在有效期。


表1 绳锯机中国专利申请概况表


有效审中失效合计
发明27202370
实用新型92-48140
合计1192071210

绳锯机研发活动最活跃的地区是福建省,共有86件专利申请,占全国绳锯机技术领域专利申请量的40.95%,这与福建是全国最大的花岗岩产地,且省内聚集了一批花岗岩开发企业有关;随后是广西、山东、湖南、广东和?#26412;?#19987;利申请量均在10件以上。

排名申请人省市专利数量排名申请人省市专利数量
1福建86
11
上海3
2广西23
12

黑龙江

2
3山东2013
云南2
4湖南1914河北1
5广东1715山西1
6?#26412;?/td>10
16?#19981;?/td>1
7江苏617河南1
8江西6
18四川1
9浙江5
19
中国台湾1
10天津320

中国香港

1

绳锯机中国专利申请主要集中于以下技术领域:

B28D1/06,具有往复式锯条的石料锯切装置,63件;

B28D1/08,具有环形刀具式锯条的石料锯切装置,43件

B28D7/00,绳锯机适用附件,43件;

B28D1/02,石料锯切装置,42件;

B28D1/12,专门适用于加工石料的锯条,23件;

B23D57/00,锯?#19981;?#38191;切装置,18件;

B23D61/18,专用锯条,如线锯条;在所选择的个别位置装有钻石或其他磨粒的片锯或线锯,12件;

B29C45/14,插入预成型件或层,如在插入件周围注射成型或用于涂覆制品,9件;

B28D1/22,石材切割,6件;

B28D5/04,用?#20999;?#36716;式工具的石材加工装置,6件;

B23D65/00,切割任何种类材料的锯?#19981;?#38191;切装置的刀具制造,4件。

图1绳锯机中国专利申请技术分布图

结合图2,研究出国内绳锯机主要专利申请人及其专利申请重点如表3所示:

图2绳锯机主要中国专利申请人技术分布图


表3绳锯机主要中国专利申请人研发概况表

申请人技术研发重点
厦门致力金刚石科技股份有限公司异型石材绳锯机旋转头、串珠内设弹簧式绳锯、高耐磨接头、小?#26412;?#20018;珠、拔销式绳锯、防串珠转动的绳锯、无基体支撑层的绳锯

福州天石源超硬材料工具有限公司

串珠制造、旋转轨道、绳锯机整机设计、组合胶条、防抖装置

长沙通石达机械制造有限公司

组合绳锯机、无轨绳锯机、微型绳锯机、双重回转从动装置、张紧装置、驱动装置

南安市铭基金刚石工具有限公司

绳锯机整机设计(具磨损警示功能、具绞合芯线、防旋转)、串珠制造、绳锯模具

中国有色桂林矿产地质研究院有限公司

串珠制造、注塑加热装置、绳锯隔套、绳锯机整机设计(带弹簧)

3.     未来研究方向

石料绳锯机未来的主要研究方向为?#28023;?)针对硬度不同石材优化串珠配方;(2)绳锯机张紧装置、驱动装置、防抖装置设计;(3)绳的张紧力恒定技术研究;(4)绳锯机自动控制、预警技术研究;(5)绳锯机锯切工艺?#38382;?#30740;究;(6)绳锯的张紧力对板材加工质量的影响研究等等。


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