本发明系有关一种石材切割方法,尤指一种利用高周波振动产生高频率磨擦达成切割石材之方法。 按典型技艺中,一种金刚拉锯(或称钢砂拉锯)石材切割方法,其系利用切割刀具钢板呈一直线往复运动,于刀具钢板与被加工物之石材间加入磨料,在刀具往复运动中,磨料即产生磨擦与撞击,使石材产生细微破碎与切割脱离方式来切割石材。
该技艺之设置,虽可适用于花岗石切割,且切割成本低,设备故障率低,为一种多片式切割石材方法者。惟该切削速度慢,切割后之石材表面最粗糙,锯缝大耗费材料过多,切削噪音大,石材表面因刀具钢板同时受大损耗而残留有铁锈,且石材切割形体需为规则形状,若用于大理石石材切割,不合经济效益。
按典型一般技艺中,一种钻石圆锯石材切割方法,其系利用圆形钢板呈定向旋转,于钢板外部焊有钻石齿,以供切削石材。
该技艺之设置,虽可适用切割各类石材,切削速率大,不受石材外部形体限制,切割平面整。惟该切割深度范围受到限制。
按典型习知技艺中,一种钻石带锯石材切割方法,其系利用环形薄钢板端面焊有钻石齿由环状薄钢板呈高速定向连续循环运动,达成切割石材。
该技艺之设置,虽可适用切割各类石材,机械效率高,锯缝小,设备投资小。惟其切割一次仅能切割1至2片石板,危险性高。
按典型技艺中,一种钻石拉锯石材切割方法,其系利用切割钢板端面焊有钻石齿,由钢板之直线往复运动以切割石材。
该技艺之设置,虽切割速度快,切割面平整,可采多片切割,取材率高,故障率低。惟其切割噪音大,振动大,设备投资大,且对于切割硬石材时钻石齿消耗过大。
为此,本发明地石材高周波振动切割方法及设备,使得石材在切削方式,切割速度,产品尺寸精度,材料损耗,电力损耗,成品成材率,切削刀具之安全与更替等均获得改善。
本发明之设置,其一特点系在于高强度锯板端面焊有整排之钻石齿,切削石材时利用高频率之上下前后振动,钻石齿撞击被加工物,使被加工物之切割表面形成细微破碎,产生细微石粉达切削石材。
本发明之设置,其一特点系在于锯板端所设钻石齿,于切削过程中可利用金钢砂,碳化硼,花岗石粉等混合冷却剂加压灌入切削刀具与被加工物之间,提供钻石齿锐角之磨利。
本发明之设置,其一特点系在于该石材切割方法系利用高频率振动撞击石材产生破碎,使石材切割面甚为平整光滑,节省部分研磨抛光程序。
本发明之设置,其一特点系在于该切割刀具采高频率振动切割,振幅甚小,所具噪音甚小,无噪音公害。
本发明之设置,其一特点系在于该锯板端面所设钻石齿,可为钨钢刀片,于刀片与被加工石材间灌入磨料,由钨钢刀作高频率振动,钨钢刀片撞击与压挤磨料,使石材达切削目的。
本发明之设置,其一特点系在于石材切割之高频率振动产生,系利用振荡发生器将商用电源60Hz/50Hz变为高频电源200Hz-1000Hz,传导至振动子本体及振动子喇叭,按装架,将电能变为机械能,配合切削机构及升降机构而可切削石材目的。
本发明之设置,其一特点系在于该振荡发生器可经由电动发电式MG,或真空管振荡机VT或闸流体式SCR,提供适用频率之调整,以将电能转换机械能源。
本发明之设置,其一特点在于振动子本体及按架系利用四方柱升降机构之螺杆所设滑动块下端连接,呈一刚性而不具弹性,以提供高频振动源于切削机构。
本发明之设置,是一特点系在于该切削机构之锯框,其二侧分别设有摇摆架,并与螺杆所设滑动块上端承座相接,以提供锯框具有适当自由摆动位移。
本发明之设置,其一特点系在于该刀具之设置于其二端设有圆孔固定于锯框所设之锯板拉伸器上,使刀具保持强大拉力。
对于本发明之设置,其系利用高周波振动来完成切割石材之目的。
兹配合图示实施例说明如下:
图1为本发明实施立体图。
图2为本发明实施之侧视外观图。
图3为本发明实施之正面外观图。
图4为本发明实施之侧视部分剖面图。
图5为本发明实施之滑动块部分构造图。
图6为本发明实施之振动能机构示意图。
图7为本发明实施之摇摆架与锯框部分构造图。
图8为本发明实施之切削机构示意图。
图9为本发明实施之切割刀具切割石材示意图。
图10为本发明实施之切割刀具平面示意图。
该切割设备如图1至图3所示,系由一振动能机构(11)、切削机构(12)、升降机构(13)及附属机构(14)所组成。其中该振动能机构(11)系将商用电源转换成高频电源,再转换成高频率振动机械能。该切削机构(12)系利用振动能机构(11)所传达之动能,经其高频振动并配合升降机构(13)进料,使切割刀具与被加工石材间形成撞击与挤压来切割石材。
该附属机构(14)之设置,如图1至图3所示,其包含有加工物(21)装载装置之台车(22)及轨道(23),该台车(22)上设有木柱支撑,俾供被加工物原石拖进切割机正下方;及一给水系统(25),提供被加工物切削过程时切削刀具之冷却;及排水与回收循环设备,供冷却后之水经由其设备循环使用;及磨料供给与回收设备,供刀具切削时,将磨料灌入刀具与被加工物间,使用后,经由水泵加压循环,提供磨料循环使用者;及电源输入与操作盘设备,供商用电源60Hz/50Hz变频为200HZ-1000HZ,使振动能机构(11)由电能转换为机械能,及控制振幅与切削机构(12)之进料及其他系统设备。
本发明设备之振动能机构(11),其系设置于机械本体之四方柱侧缘与升降机构相接。该四方柱(31)系分别呈一直立安装四个角上,以供支撑整部切割机器。该方柱(31)内各设有方形螺杆(32),如图3、4所示,该各螺杆(32)于顶端设有一伞形齿轮(33),并于每一螺杆(32)之伞形齿轮(33)间各设有传动杆(34),传动杆(34)再以伞形齿轮(35)与螺杆(32)相接,形成螺杆为一联动传动。该四支传动杆(34)与螺杆(32)之联动,系由传动杆(34)相接点设有一齿轮变速箱(36)及马达(37),藉由传动而控制螺杆(32)之正反转与变速,提供置于螺杆(32)之滑动板(41)产生上下位移滑动。
该马达(37)之传动控制,于驱动螺杆旋转时,该螺杆上分别设有滑动板(41),如图1及图5所示,该四方柱(31)设有一长鸠尾槽(42),以供滑动板(41)配合置入鸠尾槽(42)内,与方形螺杆(32)螺合,于螺杆(32)旋转时,该滑动板即上下位移。
该滑动板(41)于其方柱(31)外部上端设有一摇摆轴承座(43),摇摆轴承座(43)供承装轴承及摇摆架(44);该滑动板(41)外部下端设呈为平板(45),供振动子按装架(51)锁固其上,至此,该滑动板(41)上下位移时,即可同步提供摇摆架(44)及振动能机构(11)上下位移。
本发明之实施,如图2所示,该切削机构(12)之产生高频率振动之来源,其系由振荡发生器(50)将一般商用电源200V/380V/400V X 3 ψ X 60Hz/50Hz转换成200HZ-1000HZ之高频率电源;该高频振动发生器(50)之设置可为一种电动发电式MG,或为真空管振荡机VT,或为闸流体式SCR。在本发明之设置则采闸流体式SCR为最佳,其原因为输出功率大,故障率低,造价经济,无噪音及无电波干扰公害。该振动发生器(50)利用导线引入机械本体上之振动子本体(52),将高频率电源转换为高频率振动机械能。该机械能系由振动子本体(52)产生高频率振动,经由振动子喇叭传动与集中振动能,将振动能传递到切削机构之锯框(61)上,由切削机构于高频振动撞击切削石材。
该振动子本体(52)如图5、6所示系利用螺钉固定于振动子按装架(51)上,振动子按装架(51)其二端固定于滑动板(41)下端位置处。该振动子本体(52)之设置,为一大振动子,或可选择数个小振动子接合为一体,其外端设有一振动子喇叭(53),振动子喇叭(53)尾端固定于振动子喇叭传动器(54)上,由振动子喇叭传动器接受振动传动给锯框(61),锯框(61)接受振动能后而振动。于此,该振动子按装架(51)固定于滑动块(41)上即为一刚体,可承受瞬间推力而无弹性,不会产生共振或谐振现象;又振动子(52)与振动子按装架(51)为一结合为刚体,当振动子(52)产生振动能时,配合升降机构(13)之设置,切削机构(12)作切削,整体形成切削石材。
本发明之实施,其切削机构(13)之设置,如图7及图8所示,该锯框(61)于其前后二端分别各与二组摇摆架(44)相枢接,该摇摆架(44)系由主轴(62)之下方设有二直立摇摆支轴(63),摇摆支轴(63)设有圆孔(64),配合锯框(61)二端之轴承座(65)设置,由连接轴(66)将摇摆架(44)与锯框(61)枢接为一体,整座锯框(61)即悬挂于前后二组摇摆架(44),整个锯框(61)得以自由前后摇摆。该锯框(61)之可以摇摆即可接受振动能机构(11)传递振动能时,形成一高频率振动。
该锯框(61)之设置,系呈一四方形体,对前端设有锯板拉伸器(71),另一端设有油压拉伸器(72),二者间装入切削刀具锯板(73),经由油压拉伸器(72),二者间装入切削刀具锯板(73),锯板(73)具有强度拉力,以承接高频率振动使用。该油压拉伸器(72)之设置亦可为蜾杆调整式。
该第一组切削刀具锯板(73)按装完竣后,再装入隔板(图中未示),依次按装整套切削刀具。当锯框接受振动能带动整体切削刀具同步振动,切削刀具振动作用得以完成切割作业。
在本发明之实施,其达以振动撞击切割作用,如图9所示,系以一高强度锯板(81),于端面以银焊(82)焊接整排之钻石齿(83),使锯板(81)与钻石齿(83)接合为一体,藉由高频率之振动及加工压,使得钻石齿(83)内所含极多细密钻石锐角撞击被加工物(84),加工物表面即形成细微破碎,经由高频率振动即可迅速完成切割目的。
于切割过程,为能提高切削效能,可将磨料如金刚砂、碳化硼、花岗石粉等混合冷却剂加压灌入切削刀具与被加工物之间,作为钻石齿锐角之磨利。
该切削刀具之切割方法,可将高强度锯板以银焊焊接整排钨钢刀片取代钻石齿,并于钨钢刀片与被加工物间灌入磨料。切割时,钨钢刀片撞击与压挤磨料,藉磨料坚硬锐角撞击石材,产生细微破碎与细微切割,达成切割石材。
在本发明之操作实施,当使用钻石齿从事切割作业,冷却剂为使用循环回收冷却水,使用过后,冷却水直接排入沉淀池,经沉淀,清水继续回收使用。当使用磨料从事切割作业,停止供应冷却水,而改按比例混合磨料之冷却剂,经由水泵加压,经由储液桶,分水管均衡浇灌入切割刀具。使用后,冷却剂再经水泵加压循环使用。
在本发明于切割,依切割尺寸厚度不同,于切削刀具锯板(73)按装时,由该隔板大小而作切削石材厚度之调整。本发明之锯框(61)其内部可装设锯板为110片以下,可作弹性调整。
切割操作使用时,需将原石平稳放置于台车上,并将原石固定,驱动台车与原石到切割机正下方,并将台车定位。按装钻石锯板并选用适当间隔板逐片按装钻石锯板后,逐片检查锯板拉力是否保持3顿以上;钻石齿是否正常与脱落;检查原石顶端有否遗忘或残留金属工具;检查电源与冷却水否正常;检查无误后,再启动机器。
启动加压冷却水水泵,再启动切削刀具快速开关,使切削刀具快速下降至工作物接触面1公分距离前,改换慢速开关,此时启动振荡发生器(50),振动子随之振动使切削机构(12)具有高频率振动,其振幅可适用2m/m至10m/m间,冷却水电磁阀开启,切削刀具缓缓进入石材内,俟全部切削刀具进入石材约为锯板高度一半时,调整切削速率至最适宜处,如大理石为30-60 CM/HR,花岗石为3-5 CM/HR,切割至完成前5公分处,切削速率减至一半,直至切割完成。在切割时,该原石需作适当定位,以防止破裂或天然裂痕等影响切割作业。
综上所述,本发明之实施,即可将商用电源经由振荡发生器之转换成高频率电源,经由振动能机构产生高频率振动机械能,提供切削机构以高频振动撞击压挤石材而完成切割作业。