－－2017年美國芝加哥國際建材展覽會(Coverings)上的石材機械

本文通過介紹2017年度美國芝加哥國際建材展覽會(Coverings)中展出的石材機械產(chǎn)品，分析介紹目前美國石材加工市場使用的主要裝備，以及目前國際石材機械設(shè)備的一些最新發(fā)展。

此次美國芝加哥建筑材料展覽會參展石材機械設(shè)備的種類和特點，充分體現(xiàn)了美國石材加工行業(yè)使用裝備的特點和需求。美國的石材加工工業(yè)，主要是以將成品板材加工成各種臺面板和異型板材制品為主，作為原材料的板材絕大部分從世界各地進口，其國內(nèi)幾乎沒有將荒料加工成板材的工廠，其國內(nèi)開采的石材礦山也很少。所以，展出的石材機械幾乎全部是石材加工機械、石材加工用工具和金剛石刀具。展出最大型的石材加工機械是紅外線橋式切機，展示的唯一用于建筑石料開采的大型開采設(shè)備，還是由其他建筑施工機械改裝而成?；究床坏狡渌麌H石材展會中大量展出的石材開采成套設(shè)備、大板、薄板加工成套生產(chǎn)線等石材加工大型機械裝備。

由于美國勞動力成本比較高，所以石材加工企業(yè)要求使用自動化程度更高的石材機械，所以展會上大量展出了多功能數(shù)控加工中心，以及多種具有單一異型加工功能的數(shù)控設(shè)備，專門加工石材臺面板，專門磨拋臺面板造型邊，拼花和其他異型制品加工的高壓水切割機等設(shè)備。展出具有石材加工最高技術(shù)水平的設(shè)備是，由機械手操控的石材加工和運輸裝置，例如安裝在機械手上的石材雕刻機，機械手上安裝鋸片的板材自動切割機，以及機械手式板材裝卸機械等。

在美國的石材加工企業(yè)，特別重視提高工效和產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動強度、減少產(chǎn)品加工中的損失，所以此次展會展出了大量使用方便，小型輕巧的手提式、便攜式石材加工機具，例如小型板材切邊機，板材造型直邊和曲邊成型磨拋機，以及與其配套的專用加工刀具、機具。還有可簡單加工臺面板，以及運輸成品臺面板的專用運輸車輛等。

下面分類介紹展會中展出石材機械的特點。

一、機器人式石材加工設(shè)備和機具

展會上展出代表最高技術(shù)水平的石材加工是機器人式石材加工設(shè)備，如石材雕刻用機器人(圖1)，板材切割用機器人(圖2)和板材裝卸板用機器人(圖3)。這三種機器人是從同一套機器人母機，經(jīng)過更換不同的機械手終端，延伸出的三種不同用途的石材生產(chǎn)用機器人。

石材雕刻機器人的工作原理，與帶三維激光掃描裝置的石材加工用多維數(shù)控加工中心基本相同。只是安裝在機器人終端機械手上的加工刀具，可以進行三維空間內(nèi)任意加工方位的改變和定位，其加工靈活性和位置準(zhǔn)確性是多維數(shù)控加工中心上具有六維功能加工動力頭所不能媲美的。其工作原理和工作過程是先制作被加工制品的模型;使用三維激光掃描裝置，將制品模型的空間幾何坐標(biāo)數(shù)字化掃描輸人計算機;機器人內(nèi)部的計算機輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)系統(tǒng)，將采集到的模型坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為控制機器人終端刀具定位和運動的驅(qū)動程序;根據(jù)不同加工要求，自動更換鋸片、銑刀等不同用途的刀具，實施對石材制品的全自動加工。

板材自動切割機器人的原理與雕刻機器人相同，不同之處是安裝了一個工作臺，以切割板材制品為主。自動裝卸機器人主要用于石材生產(chǎn)線或需要自動裝卸板材的加工場所。

這種機器人在機械加工行業(yè)，特別是全自動轎車裝配生產(chǎn)線上大量采用，其技術(shù)已經(jīng)非常的成熟。將其擴展到石材生產(chǎn)加工后，主要是根據(jù)石材制品的加工特點和工藝需要，對其終端的機械手進行的改變，安裝石材雕刻用刀具、石材切割用刀具或帶吸盤的板材夾持工具后，形成了上述石材生產(chǎn)用機器人設(shè)備。這種石材加工機器人同樣代表了石材加工，特別是異型石材加工機械的最高技術(shù)水平。

二、CNC數(shù)控加工設(shè)備

展會中展出數(shù)量最多的是數(shù)控石材加工設(shè)備，雖然展會上仍然展出了不少多功能多維機型數(shù)控加工中心，但以往展會見到的多功能數(shù)控加工中心一統(tǒng)天下的局面已經(jīng)不再，單一功能數(shù)控加工中心為展出的數(shù)控石材加工設(shè)備增添了異彩。這些數(shù)控設(shè)備有數(shù)控高壓水板材切割設(shè)備，單一功能的臺面板數(shù)控加工設(shè)備，板材異型邊的自動成型和磨拋數(shù)控等設(shè)備。這些單一加工功能的數(shù)控石材加工設(shè)備，具有加工的形狀更復(fù)雜、加工精度更高、高自動化程度和高生產(chǎn)效率等特點。

另外國外企業(yè)，在降低設(shè)備加工噪音，提高工人操作的安全防護等級方面做了很深人的工作。許多石材加工設(shè)備都安裝了視野開闊，防護等級高的安全保護裝置，并采用了吸音降噪措施。

三、橋切機設(shè)備

橋式切機是以往國際石材展上的常規(guī)展品，此次芝加哥展會也不例外。但展出的橋切機功能更齊全，除了具備鋸片切割角度可傾斜等附加功能外，有些甚至配套了數(shù)控加工系統(tǒng)或可自動更換多個加工刀具的刀具庫，成為具有一定加工能力的小型、簡易數(shù)控加工設(shè)備。另外橋切機的制造工藝非常完美，外觀質(zhì)量更高，電控操作系統(tǒng)、板材定位、裝卸部位的設(shè)計更具人性化，這是國產(chǎn)橋切機可以借鑒的。

四、小型手動型石材加工設(shè)備

在美國的石材機械裝備市場，雖然要求石材加工設(shè)備具有更高的自動化程度，但對小型便攜式、手動型石材加工設(shè)備的需求量也很大。展會展出了各種類型、各種結(jié)構(gòu)和運動方式的小型石材加工設(shè)備。有兩個人可以抬走、重量百十公斤的小型板材切割機;安裝圓形旋轉(zhuǎn)加工刀具，便攜式板材異型邊切割、成型和磨拋設(shè)備;采用氣動驅(qū)動磨料水平直線往復(fù)振動，用于磨拋板材異型邊的手提式磨拋機，除了具備磨料旋轉(zhuǎn)式機型的磨拋特點外，其最大的優(yōu)點是，磨料為等截面、長度2一3cm的立方體，體積比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式磨料小了許多，在同樣攜帶條件下，操作者可攜帶更多形狀的磨料，增大了設(shè)備加工邊型的選擇余地;另外該機體積也比旋轉(zhuǎn)刀具的設(shè)備輕巧，便于攜帶，特別是更適合個體裝修者攜帶和使用。

五、石材生產(chǎn)的輔助裝備和工具

為石材加工配套的各種結(jié)構(gòu)和類型的輔助裝具，不同加工用途的各類金剛石和其他類型的刀具和磨料，也是此次展會展出的重點。展出的刀具是以異型加工的成型刀具、專用刀具為主，但也有不少石材加工的標(biāo)準(zhǔn)的刀具和磨料展出。從切割、鉆孔、開槽、干掛構(gòu)件固定孔，到各類曲線、直線邊的加工，不論成型還是磨拋，幾乎每種石材加工都能找到對應(yīng)的加工刀具和加工設(shè)備。同時也能找到與簡單型、標(biāo)準(zhǔn)型便攜式工具配合使用，進行各種復(fù)雜切割、成型、磨拋加工的高精度輔助工藝裝卡、固定裝具;使相對繁重和吃力的石材手工加工工作，變得更省力，所加工的石材制品質(zhì)量更好、精度更高。

六、確定臺面板等制品形狀的專用掃描裝置

當(dāng)一套櫥柜或接待臺面底座制作完成后，通常采用人工測量的方法，設(shè)計繪制其上臺面板的形狀和尺寸圖。人工測量時的誤差比較大，有時還需要在現(xiàn)場進行修整后，才能合適地安裝。

LT-55數(shù)字化激光掃描裝置，專門用于測量確定將要安裝臺面板制品的坐標(biāo)和形狀。只要在需要安裝臺面板的底座上，預(yù)先確定臺面板上各個拐點位置，然后使用該機直接對拐點位置掃描輸人，即刻可在隨機配套的掌上電腦(PDA)上，自動繪制生成dxf格式的臺面板圖形文件。

LT-55是一臺高精度數(shù)字化激光掃描裝置，并確立了一種新型數(shù)字化掃描標(biāo)準(zhǔn)，無須人工輔助繪制圖紙，也不需要照相，采用的是高精度的激光測量和掃描紀(jì)錄原理，進行多重色彩和多層平面的掃描，自動生成dxf格式的圖形文件。所有軟件都被安裝在一個PDA內(nèi)，隨操作者攜帶，并能獲得高精度和高準(zhǔn)確度的圖形文件。完成掃描任務(wù)后，一般無須操作者再次返回測繪現(xiàn)場。操作者在掃描現(xiàn)場，可通過PDA的屏幕直接看到包含足夠豐富的數(shù)據(jù)和圖形結(jié)果。根據(jù)需要，只需經(jīng)過大約so分鐘的下載，通過電子郵件即可將圖形結(jié)果直接發(fā)送到加工廠、設(shè)計所或辦公室的計算機上。根據(jù)設(shè)計要求，將制造臺面的模板制作出來。

該機掃描速度快，每分鐘至少可掃描輸人100個掃描點。與其他只能測繪100個點的同類系統(tǒng)相比，LT-55還可在短時間內(nèi)測繪多達3000個參考點。設(shè)備投資只有以前同類設(shè)備的一半，使用的工時成本只有其他系統(tǒng)的1/l0。

使用該裝置，可方便快捷地獲得需要加工制品的精確輪廓形狀，具有高效率、高精度、低成本的特點。

七、“流動式”石材加工廠

展會展出了一種集成式石材臺面板加工運輸車輛，專門用于半成品、成品臺面板的運輸和簡單的安裝加工。

這是一種由皮卡車改裝而成的工具車，后面的車廂被改裝成箱式貨車結(jié)構(gòu)，車廂內(nèi)可放置石材加工用的小型切割機、各類加工用途(臺面板洗手盆開孔、異型邊成型和磨拋等加工)的便攜式加工設(shè)備、輔助工藝裝卡用具，刀具、磨料、安裝輔料等物品，儼然一個設(shè)備齊全、加工工序完整的流動式小型石材加工廠。所有設(shè)備的電力、氣動、甚至液壓動力都來自汽車發(fā)動機驅(qū)動的電動機、空壓機和液壓泵站，只要給汽車添加足夠的燃料，“流動工廠”便有了充足的動力。

在車廂外部的兩側(cè)，各安裝了一套臺面板的固定架。根據(jù)臺面板尺寸不同，可安裝2一6塊，甚至更多的磨光成品或半成品臺面板。臺面板與支架之間由幾個彈性支點支承固定，可牢固將板材固定，確保板材在運輸過程中，不會因路面顛簸而損壞或劃傷。不論客戶遠近，該車輛都能將所需臺面板安全運輸?shù)娇蛻艏抑小２⒛芨鶕?jù)安裝現(xiàn)場的實際情況進行必要的修改，甚至能夠按照用戶的要求，進行一些平時只能在石材加工廠中才能進行的切割、成型和磨拋等加工。既節(jié)省了用戶等待安裝的時間，也提高了石材制品的安裝質(zhì)量和精度。

美國的地域遼闊，城鎮(zhèn)居民居住的非常分散，但居民都有追求高質(zhì)量生活的愿望，即便是地處偏遠位置的零散居民，其房屋的裝飾裝修也很講究，尤其是廚房、衛(wèi)生間，使用石材臺面板裝修已成為一種時尚的追求。所以這種安裝在汽車輪子上的“流動式”石材加工廠，是非常適合美國國情特點的。

八、石材鋸切開采設(shè)備 ? ?展會中展出惟一的一款石材開采機械，是一種由工程開掘機械改裝而成的石材開采機械。該機由鋸片動力頭和驅(qū)動車輛兩部分組成，驅(qū)動車輛可采用各種馬力的履帶式挖掘機(55一400馬力)，鋸片動力頭組件安裝有液壓馬達驅(qū)動的切割鋸片，組件與去掉鏟斗的挖掘機臂末端連接。

? ? 驅(qū)動鋸片旋轉(zhuǎn)的液壓馬達，其動力來自挖掘機的液壓系統(tǒng)，安裝不同直徑鋸片或鋸切不同性質(zhì)的材質(zhì)時，可通過調(diào)整液壓馬達的轉(zhuǎn)速，使不同規(guī)格的鋸片獲得需要的鋸切線速度，通常切割線速度在3一16m/s。該機最早是用于道路施工時，溝渠挖掘和精確修整，特殊建筑物鋸切拆除的工程機械。更換不同切割刀頭的鋸片后，也可進行軟質(zhì)建筑石料(泥質(zhì)砂巖、軟的火山凝灰?guī)r等)的鋸切開采。其鋸切原理和使用方法，與國內(nèi)目前用在花崗石和大理石礦山的石材開采圓盤鋸(狗頭鋸)相似，除了不能鋸切硬質(zhì)石材外，其使用操作更加靈活，更換不同直徑的鋸片(直徑1一3.5m)，鋸切深度可達30155cm。

如果更換適合花崗石等硬質(zhì)石材鋸切的金剛石鋸片，該機或許能在硬質(zhì)石材鋸切開采方面大顯身手。再配備能夠進行水平切割的鋸片動力頭，該機可鋸切作業(yè)的范圍更寬。即使只能使用安裝小直徑鋸片的水平鋸切動力頭，在石材開采時，用其實施水平分離面的淺鋸縫切割，劈裂分離的效果不一定比目前使用的淺楔窩劈裂效果差，也許劈裂效果會更好。這只是一種設(shè)想，是否可行還需要做許多的試驗和論證。

綜上所述，國外石材設(shè)備中有許多值得我們借鑒和學(xué)習(xí)的地方，特別是設(shè)備的功能性，操作人性化，以及設(shè)備細節(jié)的設(shè)計方面，確實有許多的獨到之處。希望將來能夠看到更多更好的高質(zhì)量國產(chǎn)石材設(shè)備。