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繩鋸機研究進展

發表于:2018-10-16 17:17:04

繩鋸機研究進展

金剛石串珠繩鋸機石材大板加工的主要設備之一。隨著石材采石場向著機械化作業方向發展,金剛石繩鋸被廣泛應用。本文就該繩鋸機的相關研究進展綜述如下。

1.     相關期刊論文分析

近兩年來,有關繩鋸技術領域的研究主要集中在繩鋸機研發、串珠設計、繩鋸控制系統等方面,其中:

在繩鋸機開發方面:為解決現有礦山荒料開采工藝的開采效率低、成本高、準備時間長等問題,華僑大學提出一種三步法二機型組合式荒料開采工藝,用兩種規格(Φ30mm和Φ11.4mm)串珠繩鋸機組合開采,開采工藝中關鍵技術裝備為132kW礦山荒料開采用繩鋸機。該校設計了132kW超大功率繩鋸機的進給機構、主動輪位置調整機構;完成了礦山開采用超大功率繩鋸機整機的三維圖設計;對主電機托板進行力學分析、優化設計和可靠性測試;設計了超大功率繩鋸機整機控制系統等。廈門致力金剛石科技股份有限公司為提高切割貴重石材時的切割經濟性,研發并制作一種新型結構的、2.0mm的金剛石繩鋸。用該繩鋸進行大理石切割試驗,測定其鋸切參數并對其性能進行分析。結果表明:新型繩鋸切割鋒利度好,不易斷繩,切割速度與現有8.8mm的金剛石繩鋸相當。由于切縫更小,石材切割成材率可提高20%~30%,而且切割功耗小、廢渣排放少、節能環保。

在串珠設計方面:中國有色桂林礦產地質研究院有限公司分析了花崗巖、大理石和鑄鋼的化學成分、物理性能及微觀組織,比較了這三種不同加工對象在化學成分、物理性能及微觀組織方面的差異,提出了加工這三種對象的繩鋸串珠配方設計思路:(1)在設計花崗巖串珠時,金剛石的品級和濃度都要偏高,金剛石的粒度按粗、中、細的比例要合理搭配。金屬胎體的硬度要與花崗巖的硬度相匹配,保證金剛石的刃速度。金屬胎體的抗彎強度要高,避免金剛石的過早脫落,影響到串珠的壽命。(2)在設計大理石繩鋸串珠配方時,金剛石的品級和濃度都要偏低,金剛石的粒度按粗、中、細的比例要合理搭配。金屬胎體的硬度要偏低,保證金剛石的出刃速度。金屬胎體的抗彎強度要高,避免金剛石的過早脫落,從而影響串珠的壽命。(3)鑄鋼繩鋸串珠的配方設計思路應與大理石繩鋸串珠的配方設計思路相近。金剛石的品級要偏低,而濃度要偏高。金屬胎體的硬度要與鑄鋼的硬度相匹配,保證金剛石的出刃速度。

在控制系統研究方面:四川省建材工業科學研究院為石料采石場設計出一種繩鋸切石轉向系統,便于繩鋸在狹窄的采石現場切石;固定輪上的繩鋸僅由萬向輪轉換切石方向,可適用于各種繩鋸的使用;萬向輪在旋轉軸旋轉下改變角度,再在變換90°位置的外罩式托架中換上固定繩輪,便可在較大范圍內變換繩鋸切石方向。同時還設計了串珠鋸防振系統,通過從動輪的制動負荷,防止從動輪與石材加工件間串珠鋸的振動,避免刃體損傷,延長鋸使用壽命,同時確保順利切割,獲得平整的切割面。

2.     相關中國專利申請分析

截至檢索完成日,國內有關石料繩鋸機的專利申請共有210件,其中發明專利申請70件(占33.33%),有效、失效、實審中發明專利分別為27件、23件和20件,其余處于實質審查狀態;實用新型專利申請140件(占66.67%),92件仍在有效期。


表1 繩鋸機中國專利申請概況表


有效審中失效合計
發明27202370
實用新型92-48140
合計1192071210

繩鋸機研發活動最活躍的地區是福建省,共有86件專利申請,占全國繩鋸機技術領域專利申請量的40.95%,這與福建是全國最大的花崗巖產地,且省內聚集了一批花崗巖開發企業有關;隨后是廣西、山東、湖南、廣東和北京,專利申請量均在10件以上。

排名申請人省市專利數量排名申請人省市專利數量
1福建86
11
上海3
2廣西23
12

黑龍江

2
3山東2013
云南2
4湖南1914河北1
5廣東1715山西1
6北京10
16安徽1
7江蘇617河南1
8江西6
18四川1
9浙江5
19
中國臺灣1
10天津320

中國香港

1

繩鋸機中國專利申請主要集中于以下技術領域:

B28D1/06,具有往復式鋸條的石料鋸切裝置,63件;

B28D1/08,具有環形刀具式鋸條的石料鋸切裝置,43件

B28D7/00,繩鋸機適用附件,43件;

B28D1/02,石料鋸切裝置,42件;

B28D1/12,專門適用于加工石料的鋸條,23件;

B23D57/00,鋸床或鋸切裝置,18件;

B23D61/18,專用鋸條,如線鋸條;在所選擇的個別位置裝有鉆石或其他磨粒的片鋸或線鋸,12件;

B29C45/14,插入預成型件或層,如在插入件周圍注射成型或用于涂覆制品,9件;

B28D1/22,石材切割,6件;

B28D5/04,用非旋轉式工具的石材加工裝置,6件;

B23D65/00,切割任何種類材料的鋸床或鋸切裝置的刀具制造,4件。

圖1繩鋸機中國專利申請技術分布圖

結合圖2,研究出國內繩鋸機主要專利申請人及其專利申請重點如表3所示:

圖2繩鋸機主要中國專利申請人技術分布圖


表3繩鋸機主要中國專利申請人研發概況表

申請人技術研發重點
廈門致力金剛石科技股份有限公司異型石材繩鋸機旋轉頭、串珠內設彈簧式繩鋸、高耐磨接頭、小直徑串珠、拔銷式繩鋸、防串珠轉動的繩鋸、無基體支撐層的繩鋸

福州天石源超硬材料工具有限公司

串珠制造、旋轉軌道、繩鋸機整機設計、組合膠條、防抖裝置

長沙通石達機械制造有限公司

組合繩鋸機、無軌繩鋸機、微型繩鋸機、雙重回轉從動裝置、張緊裝置、驅動裝置

南安市銘基金剛石工具有限公司

繩鋸機整機設計(具磨損警示功能、具絞合芯線、防旋轉)、串珠制造、繩鋸模具

中國有色桂林礦產地質研究院有限公司

串珠制造、注塑加熱裝置、繩鋸隔套、繩鋸機整機設計(帶彈簧)

3.     未來研究方向

石料繩鋸機未來的主要研究方向為:(1)針對硬度不同石材優化串珠配方;(2)繩鋸機張緊裝置、驅動裝置、防抖裝置設計;(3)繩的張緊力恒定技術研究;(4)繩鋸機自動控制、預警技術研究;(5)繩鋸機鋸切工藝參數研究;(6)繩鋸的張緊力對板材加工質量的影響研究等等。


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