一、引言
    在琳琅满目、林林总总的建筑装饰石材中,石材可称请是一种“古老而年青、传统而新潮”的装饰材料。古今中外,深受建筑师们青睐。
    尤其应该注意的是,现代世界进入高科技时代,近二十年来,高新技术也给石材加工、产品和应用带来了一场革命性的变化,对石材在住宅、环境的建筑中的应用注入了新的活力,扩展了深度和广度。
    据有关资料,近七十年来(1926----1994),世界范围内,用于建筑装饰材料的天然石材产量,荒料的产量增长了21倍；中国的发展更为迅速:仅1990-1994年五年中板材产量就增长了9倍,已成为仅次于意大利的世界第二石材生产大国。
    在现代世界建筑装饰石材中,天然石材约占15%。1994年,世界天然石材在建筑上的应用量为3.2亿m2,其中用于铺地的占36.5%,内外墙装饰用占24.5%,楼梯、台阶用占5.5%,结构工程用占8.1%,基碑用占10.8%。据预测,到2001年,世界石材荒料需用量将达5025万t,即在十年内要增长约68%,而石材板材将达到5.469亿,m2,即增长约70%。
    仔细分析世界和中国建筑装饰石材的迅速发展,可以发现,除了经济发展的前提外,科技的发展,尤其是六十年代中期以来,金刚石加工技术的兴起,到八十年代后又与其他高、新技术的结合和配合:电脑、数控、激光导向、高压水射流等,确实彻底变革了传统的“一把砂子一勺水”的石材加工技术,促使石材的锯、切、磨、钻等每一道加工工序发生了惊人的变化。这种高新技术的引入和发展,其工具的高效率、高精度、高质量和长寿命、低能耗的优点,使石材加工从粗放型走上了自动化、机械化、连续化、大批量、文明、安全生产的道路,不断开发出住宅、环境等建筑装饰用的各类石材产品的新品种,为改善人类生存环境和居住条件,使这种传统的天然材料的生命经久不衰,释放出更加夺目的异彩。
    下面简要叙述几种新产品,它们的应用方向和新技术、新装备的特点。

薄板、超薄板的加工和应用

    1.金刚石圆锯组合片加工技术
    比传统的石材工程规格板更薄的板材,约1-1.2cm,能进行大批量、自动化流水线生产主要还是在金刚石圆锯多片组合加工技术及相应的机械出现后。这种加工技术从1979年首次报道的试验至今已有十七年的历史,现正迅速地推广。
    采用金刚石圆锯的直径从Φ9900-Φ1600mm组合锯片数量从3-32一57片。这种石材薄板的特点是：(1)具有美观和耐久性；
    (2)规格精确,锯切后公差可达±0.5mm；
    (3)减少运费和减轻包覆结构的载重量(28kg/m2)勺,也较易搬运,故可减少装卸费用；
    (4)荒料出材率提高30%以上,更有效地利用了资源,综合经济效益好。金刚石组合锯片的加工技术有两种基本形式:其一是采用相同直径的圆锯片多片组合而成。如对加工板宽30~40cm的薄板,常采用。Φ1000mm圆锯片。

图1 多锯片切割和作用	图2同一直径协1000mm)32片的多锯片加工设备

　　其二是生产60cm的大规格薄板的系统。为使产品保证良好的精度,常采用“子母片”的组合方式,如在主轴上同时安装Φ1000mm和Φ1600mm的两种锯片,先由较小直径锯片锯切出槽缝,然后由大直径锯片对准已切出的槽缝继续切完。

图3 两种直径的多锯片	图4 自动多锯片切割机床

    另有一种系统是串联形式的多片组合锯。每个锯片安装在各个主轴上,由石料通过每个锯片,使切深逐渐增大,达到预定规格。常用于花岗石的薄板加工。
    如加工40cm的窄长薄板,锯片直径范围从Φ250mm-Φ900mm。目前,这种组合锯片的最大直径为Φ200mm。此系统的优点是,由于各个锯片相继切割同一槽缝,故锯片厚度仅为3.5mm,比标准锯片(5.5mm)要、薄,即可较好定位,以保证薄板的加工精度,并可节省贵重的原材料,提高出材率,减少功率消耗和降低工具成本。
   2.金刚石圆锯对剖式加工技术
   用金刚石圆锯对剖两面均已抛光的石材板材,以生产薄板、超薄板。如对300mm宽的板材厚度最小可达5~6mm；对400mm宽的板材则可达7~8mm,对剖宽度超过300mm的板材,可采取翻转切割,以取得600mm的二倍切割深度。国外生产的14个锯片的花岗石对剖机,产量可达每小时对剖花岗石27m2而获得54m2的板材产量。
   对锯切花岗石的对剖机一般都采用多轴单片式结构,类似于“串联”式组合锯片结构,但输送两面光板料的机构有其特点,如倾斜对剖等。
   3.金刚石带锯锯切加工技术采用金刚石带锯其节块厚度仅为2.5mm左右,切缝为3.5mm；锯条以单向循回快速转动,荒料或板材作往复直线运动。
    金刚石带锯和加工方式。该加工方式的特点是按带锯的规格可锯切较大规格的超薄板,如宽×高为1000×1000mm,锯切的板材可达到厚度为3~5mm的超薄板。见图6。

图5 串联式组合锯片系统	图6 金刚石带锯和加工方式

    以上薄板、超薄板的加工技术,其关键在于：
   (1)必须针对不同石材的种类研制高效率、长寿命的金刚石节块,特别要注意节块本身品质的均一和稳定性；
   (2)制造金刚石圆锯和带锯的钢基体质量,尤其是它在张紧方面而达到的精度,如轴向偏摆对圆锯最大值为0.1mm；对厚度的公差直径为Φ1000mm的应为±0.05mm,否则不可能获得高精度的超薄板；
   (3)对设备的稳定性和精度要求较高,并已发展了可控制各道工序加工公差的锯切机床,包括带有异型的工具平直度和张紧度读数显示的计算机监控器。如图7所示。
    为了更好推广这种薄板、超薄板,需要解决以下问题：
    1.对用作加工薄板、超薄板的石材物理性能应有一定的要求,才能保证有较高的出材率和较好的综合经济效益,更重要的是能保证满足建筑工程及施工所需要的足够的抗压、抗折、抗风力等强度。为此必须着手制定相应的标准。
    2.由于薄板,尤其是超薄极,因为厚度减少,石材强度受到影响,造成运输、搬运、安装时易破碎,为此已发展了各种类型的复合薄板,如用钢丝网加胶粘结加固,用铝倍加强玻璃纤维蜂窝粘结加固——，,总之,必须考虑在强度足够前提下要有经济的成本,否则,与规格板相比无大的竞争力。
    3.这种板材在室内装饰作贴面板较易推广,但当用作地板、外墙贴面等,除了以上二点前提外,还特别要由设计、建筑装饰部门和生产厂家联手协作,制定出一套施工规范,包括专用的施工工艺和施工机具的配套开发,并使产品的规格系列与建筑产品标准配套,达到标准化、系列化。否则,会大大影响这种产品的应用和推广。
    例如,国外已有对小规格的薄板、超薄板先和墙体构件一起都“预制”好后再上墙的办法,避免了建筑物建成后再铺装施工而带来的困难。

异型板材及制品的加工和应用

    随着住宅、环境工程向中、高档水平发展,对石材的异型板材、建筑雕塑、拼花雕刻、各类复杂美观的曲面、柱面乃至于石制家具等都提出了新的需求。以金刚石绳锯、带锯及钻锐磨等刀具为主并与电脑控制的高新技术相结合的加工设备则充分满足了这种要求。下面分述几类加工技术：
    单类机的加工技术：
    主要有钻切机、圆弧板材锯切机、镜磨面、边、倒角、开槽机、仿形雕刻机及带锯机等,与之相对应的,采用的金刚石工具有套筒钻头、各种圆锯片、成型镜磨轮、倒角轮、电镀金刚石带锯等。
    图8图9所示分别为加工圆弧形板材的金刚石钻机和仿形异型板铣床。

图7 锯片钢中基心体公差检测装	图8	图9

    钻机的工作原理是：金刚石筒钻单向快速向下旋转,达到钻切石材成圆弧形板材,一般规格为Φ500-Φ1200mm,厚度视要求而定。仿形异型板锐床用于切割板材内外轮廓曲线;圆或椭圆形等,采用了金刚石刀具有钻孔、镜、磨边等综合加工能力。
    图10所示为电镀金刚石带锯机。电镀带锯作快速单向旋转,锯切石材的各种曲线,作拼花等。见图10。
    2.金刚石串珠锯加工技术：
    这种在七十年代就已出现的新型大理石开采技术,随着金刚石串珠锯制作的进步——从电镀发展到粉末冶金的孕镶串珠锯,使它已能对硬花岗石进行镇切,并且由于设备采用了先进的电脑控制系统,其应用范围已扩大到可加工墓碑及各种复杂曲面的异型板材。
    图11所示为金刚石串珠锯机及加工工件,这科加工技术的特点在于：

图电镀金刚石带锯机	图11金刚石串珠锯及加工的工作

     (1)可锯割规格大的荒料,出大的复杂曲面的板材,如切割高度可达1~2m；
    (2)有较高的切割效率和加工精度以及表面的更高光泽度,故可减少后工序磨的工作量；
    (3)投资少、占地小、加工环境文明。
    目前我国已引进少量的国外电脑控制的串珠锯,有的设备厂已着手进行国产化的生产。
    3.CNC数控中心加工技术：
    CNC数控加工中心的对金属加工已是常见的技术和设备了。但这项技术正进入石材行业,标志着石材精加工时代的开始。其特点是：设备结构刚性大,并可自动换刀(备有9~30把金刚石刀具的刀库),三座标运动(XYZ),由于电脑编程序控制,且可配备有大容量储存器和交互图象显示仪的高技术控制系统,该控制系统同传感器(跟镜头)配合使用,机床可进行复杂的三维型面加工。
    如图所示为ContourbretonNC-120加工中心、金刚石刀库及加工的各种石制品。
    加工工具中,如大理石工件成型石加工采用金刚石异型镜刀,转速为5500转/分,进给速度为420mm~450mm/分；加工棱边圆弧或型面的进给速度为600~800mm/分,刀具转速为4500转/分。加工花岗石工件的切削速度减半。粗抛工序采用60/80目的金刚石磨头,抛光用20~40um的微粉金刚石磨头;这个加工中心在10小时内,可完成30~40个台面板的成形、型面和抛光加工。

图12 Contourbeton NC-120加工中心	图13刀库	图14各类石制品

　   4.高压水射流切割技术：
    利用高速液体(水或水与磨料的混合物)的高能量对石材进行细缝切割、开孔。这种高速射流通过的喷嘴直径约为0.2mm,系统压力为4000kg/cm2。
    其加工特点是切缝窄为1~3mm；切割效率高；切花岗石的速率可达2~4m2/时；切口质量好,无切割热变形等,可用于异型板材的切割、精密拚花、仿形雕刻等特殊加工。
    四、结束语住宅、环境等建筑工程的发展对天然石材制品提出了更新、更高的需求。以金刚石工具和现代电脑、数控结合为主体的高、新技术开辟了石材的精加工时代,提供了各种石材新产品。但是先进的技术、新型的产品必须和现代的建筑设计、施工技术相结合、相协调作为一个系统工程来考虑,才能取得更好的建筑美学效果和综合经济效益,这是建筑和建筑的科技、工程人员为之奋斗的共同目标。