1前言 近年來，金剛......



1 前言
近年來，金剛石串珠繩鋸以其準備時間短、切割靈活、低噪聲、低粉塵、低污染、節(jié)能等特點，在石材行業(yè)得到了廣泛的應用。串珠繩本

身結合了金剛石超強的剛性和繩索的柔性，使其能適應諸如荒料開采，這種獨特鋸切模式，是其它金剛石工具所無法達到的；另外，串珠繩在

長度上的幾乎不受限制，使其適用性加強，在一些特殊場合如水下加工、建筑物的拆除等將發(fā)揮獨特的作用。為了促進我國石材工業(yè)的發(fā)展，

筆者對金剛石串珠繩的應用及一些使用經(jīng)驗進行討論，以供石材加工企業(yè)借鑒和參考。
2 金剛石串珠繩鋸的構成與制造
2.1金剛石串珠繩鋸的構成
串珠繩的結構如圖1所示。在一根多股鋼絲繩上面按比例穿套有一定數(shù)量的金剛石串珠顆粒，相鄰串珠間由起支撐固定作用的隔離套分隔(

類似項鏈)。金剛石串珠繩鋸加工是由直接參與切割用的金剛石串珠繩和驅動串珠繩運動的相應機械設備(即繩鋸機)共同完成，加工前，利用
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銅套等對接套將一定長度的串珠繩首尾對接，形成閉合圈。加工時，張緊在繩鋸機導輪組上的閉環(huán)串珠繩，在驅動力的帶動下串珠繩作高速運

動，并通過串珠的磨削運動實現(xiàn)切割。
2.2金剛石串珠繩的制作工藝
(1)金剛石串珠
從金剛石串珠繩發(fā)明到現(xiàn)在，對串珠制作工藝的改進從未停止過。目前金剛石串珠制造工藝還是以電鍍法和熱壓燒結法為主，且后者占主

導地位。盡管臺灣有學者利用釬焊方法成功地制造出釬焊金剛石串珠，但目前尚未實現(xiàn)大規(guī)模工程應用。圖為分別采用這三種工藝制備的金剛

石串珠樣品。燒結型串珠具有較高的耐磨性。通過調整胎體中各金屬成份比例或選用不同品級、粒度、濃度的金剛石磨料可以實現(xiàn)胎體磨耗速

度和金剛石磨料磨損速度的調控，從而制造出具有不同的出刃高度和空間的串珠，以適應不同材質的切割。與熱壓燒結串珠相比，電鍍金剛石

串珠制作工藝相對簡單，而且更有利于串珠小直徑化。由于金剛石鍍層較薄，胎體耐磨性較差，其鍍覆金屬對金剛石磨粒的把持力有限，金剛

石磨粒易提前脫落，故總體性能不如燒結型串珠，不適合切割花崗石，目前主要用于大理石等較軟材質的切割。
(2)隔離套
隔離套用于定距隔離和固定相鄰串珠。目前工程中常用的隔離套有三種。彈簧墊圈式是最早使用的隔離套形式。由于彈簧墊圈式隔離套在

加工時磨屑很容易從串珠、彈簧、墊圈之間的間隙進入并在繩鋸彎曲運動作用下對鋼絲繩進行磨蝕，從而造成串珠繩斷繩失效。尤其在加工含

石英成份較高的花崗石時，由于石英硬度高，對鋼絲繩磨蝕性相當嚴重，因此這種隔離套適用于較軟材質的切割。目前已較少采用。為了適應

高硬度材質切割的需要，發(fā)展了注塑式和注膠式隔離套。注塑、注膠式的隔離套是以耐磨塑料、橡膠充當串珠間的隔離墊。串珠與鋼絲繩之間

完全被塑料、橡膠所充填，從而避免了磨屑進入串珠與鋼絲繩間而磨蝕鋼絲繩。正是它的出現(xiàn)，使得串珠繩鋸的應用范圍拓展到花崗石類高硬

度材料的切割加工。其中，注塑式應用最廣，而以壓注橡膠為隔離套的串珠繩鋸則主要用于攝氏零度以下、比較寒冷地區(qū)的石材礦區(qū)，這是因

為橡膠的低溫性能比塑料好，在低溫下仍能保持較好的柔韌性和強度，不致脆裂。
(3)鋼絲繩
由于串珠是定距固定在鋼絲繩上并在其帶動下行切割的，故鋼絲繩可視為串珠繩的“脊粱”。串珠繩鋸在使用過程中，鋼絲繩經(jīng)常會因疲

勞磨損、磨屑磨蝕、化學腐蝕等原因而出現(xiàn)斷繩現(xiàn)象，特別是當加工面積達到一定量時，斷繩現(xiàn)象更為頻繁。斷繩不僅影響生產(chǎn)，而且還帶來

甩珠傷人等不安全隱患，因此鋼絲繩的性能對串珠繩使用至關重要。除了鋼絲本身性能外，鋼絲繩的壽命還與加工過程中的預緊拉力、各導輪

最小曲率、加工過程中串珠的軸向載荷以及沖擊載荷等因素有關，故應選用專業(yè)鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品，且使用時應參考鋼絲繩的相關說明。
3 繩鋸加工石材的一般過程
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實際工作中，用串珠繩所鋸切的石材多種多樣，鋸切的條件有很大的不同，在礦山開采、異形石材加工和建筑物拆除等使用中，其鋸切過

程很難進行類比，本文僅就串珠繩鋸切一般荒料這一典型加工過程來分析串珠繩鋸切石材時鋸切曲線的變化和有關規(guī)律。
3.1由尖趨平
串珠繩切割機理和過程是非常復雜的，為了方便說明，對串珠繩作如下假定：在其徑向方面是完全的柔軟，即不承擔任何彎曲應力；在軸

心方向上完全的剛性，不能有任何的拉伸變形。在這一條件下，串珠繩最初的鋸切曲線與被鋸石材方料的表面完全重合，如圖2中的第一條曲

線，包括AB，BC，CD三部分線段組成。此時AB，BC，CD的內部由于半徑R值趨向于無窮大，所受鋸切力為零，磨損速度為零。鋸切實際上只在A

，B，C，D四個點進行，使得四個角上的尖刃很快被磨平，并向相鄰部分擴展，最后，弧AB，BC，CD變成一條平滑的曲線，如圖2中的曲線2。

這一過程可稱為“由尖趨平”。
3.2由平趨圓
串珠繩加工石材，其鋸切曲線的變化基本上是一個由方趨圓的過程。在曲線2中，尖角雖然被磨平，但整條鋸切曲線的曲率半徑相差仍然

非常大，原先四個角的位置及附近，R值比其它地方小得多，其鋸切速度將遠遠快于其它部位，于是使這些部位的曲率半徑逐步增大，而遠離

這些部位的部分R值相應變小，及至整條磨損曲線各部分的曲率半徑和磨損速度達成某種均衡，如圖2中的曲線3。這時磨損曲線的頂端近似于

圓弧狀，故稱這一過程為“由平趨圓”。這一過程在石材方料的鋸切中可能要花很長的時間，由于鋸切初始條件的不一樣，也可能無法形成曲

線3那樣的穩(wěn)定狀態(tài)。在這一鋸切過程中，A，B兩點的曲率不斷減少，最后減為零曲率而停止鋸切，這時弧AB，弧DC與不參加鋸切的松邊、緊

邊組成兩條直線。在B，C兩處，較大的鋸切速度使其曲率半徑不斷增大，弧BC鋸切速度漸趨均衡，最后接近于半圓形，而線AB，DC成為弧BC的

切線，切點分別為B，C。在鋸切曲線由平趨圓的過程中，其所對應的圓心角越來越小，由最初的大于1800逐步下降，當鋸切曲線的側面AB，DC

段鋸切速度逐漸變慢并最后成為直線而停止鋸切，其對應的圓心角為180℃。此時串珠繩的實際鋸切曲線僅限于切點上的圓弧BC部分，鋸切曲