摘(zhai)要(yao)

       本文是通過實驗的方法研究花崗石磨拋工藝,分析磨輪磨損的原因和影響光澤度的因素,探討磨輪在花崗石磨削過程中的半徑補償,以指導實際生產,提高生產效率和加工精度。

       通過(guo)實(shi)驗可以得到以下結(jie)論:磨(mo)(mo)(mo)輪(lun)的(de)磨(mo)(mo)(mo)損主(zhu)要取決于石(shi)材的(de)硬(ying)度(du)(du)和石(shi)材去除量,石(shi)材硬(ying)度(du)(du)愈高,磨(mo)(mo)(mo)輪(lun)壽命愈短;去除量愈大(da),磨(mo)(mo)(mo)輪(lun)磨(mo)(mo)(mo)損愈大(da)。樹脂(zhi)型磨(mo)(mo)(mo)輪(lun)磨(mo)(mo)(mo)拋花崗石(shi),磨(mo)(mo)(mo)輪(lun)半徑每(mei)米要補償(chang)0.01-0.02mm。光澤度(du)(du)與磨(mo)(mo)(mo)粒(li)的(de)粒(li)度(du)(du)和主(zhu)軸轉(zhuan)速有關,磨(mo)(mo)(mo)粒(li)的(de)粒(li)度(du)(du)越小,轉(zhuan)速愈高,光澤度(du)(du)愈高。

       前言

       隨著裝修業的不斷發展,對石材制品的形狀和尺寸要求越來越高。大量的數控和自動化加工設備進入石材加工業,裝飾用石材的加工工藝一般分為:

       下料-成型-粗磨-細磨-精磨

       其中,細(xi)磨(mo)和精磨(mo)是(shi)(shi)制(zhi)約(yue)石(shi)(shi)材加(jia)工(gong)效(xiao)率和加(jia)工(gong)精度的(de)主要因素(su),也是(shi)(shi)影響數控(kong)機床在石(shi)(shi)材加(jia)工(gong)業(ye)普及的(de)主要原因。因此,研(yan)究磨(mo)削(xue)工(gong)藝具有十分(fen)重要的(de)意義(yi)。 已(yi)有很(hen)多資料介(jie)紹有關花崗石(shi)(shi)磨(mo)削(xue)機理(li)的(de)研(yan)究,很(hen)少關于(yu)實際生產中磨(mo)削(xue)工(gong)藝的(de)研(yan)究。

       本(ben)文(wen)在實驗研究的(de)基(ji)礎上,通過(guo)磨輪尺寸和(he)所加工石材(cai)光(guang)潔度的(de)變(bian)化,分析磨輪磨損的(de)原因、影響光(guang)澤度的(de)因素,以(yi)確定(ding)花崗石磨削工藝。

       使(shi)用(yong)兩種不(bu)同粒度但相同尺(chi)(chi)寸和形狀(zhuang)(如圖1)的(de)異型樹脂磨(mo)(mo)輪(lun),加工兩種不(bu)同硬度的(de)花崗石,在(zai)一(yi)定的(de)加工工藝下,通過測(ce)量磨(mo)(mo)輪(lun)尺(chi)(chi)寸的(de)變化和石材(cai)光(guang)(guang)澤度,分析(xi)影響磨(mo)(mo)輪(lun)磨(mo)(mo)損和光(guang)(guang)澤度的(de)因(yin)素,得(de)到(dao)了(le)磨(mo)(mo)輪(lun)在(zai)花崗石磨(mo)(mo)削過程中的(de)半徑補償值,以提高(gao)石材(cai)磨(mo)(mo)削的(de)效率和精度,促進數(shu)控設備在(zai)石材(cai)加工行(xing)業中的(de)應用(yong)。

       實驗(yan)過程

       實驗過程 實驗用石(shi)材為濟南青(橄欖輝長巖)和齊魯紅(二長花(hua)崗巖),其礦(kuang)物質含量及其硬度如表1。

       兩種花崗石的厚度(du)都(dou)是20mm,幅面尺寸均(jun)為1000mm×800mm(圖2)。

       實驗是(shi)在意大利CMS公司(si)生(sheng)產的石材(cai)加工中心(xin)(型號:SPEED3)上(shang)進行的。

       所用磨輪為菱苦土作粘合劑,SiC為磨料,但(dan)粒度(du)不同的兩個磨輪T1和T2。其形狀如圖1,具體參數如表(biao)2。

       用WGG60-S(C)光(guang)澤度(du)計測(ce)(ce)量所(suo)加工石材(cai)的光(guang)澤度(du),用外徑千分尺測(ce)(ce)磨(mo)輪直徑的變化。

       在切(qie)削加工(gong)中(zhong),切(qie)深(shen)(ae=0.1mm)和(he)每轉(zhuan)進給(fr=0.1mm/r)保持不變,改變主軸轉(zhuan)速(su)(3000r/min—8000r/min)(每次變化(hua)1000r/min),因此,其進給速(su)度(du)也相應地發生變化(hua)。具體工(gong)藝方案(an)如表3。

       實驗(yan)結果與(yu)討論(lun)

       實(shi)驗結果與討論 實(shi)驗過程中(zhong),每一種(zhong)工藝(yi)組合(he)完成15m的磨(mo)削長(chang)度(du),也(ye)就是針對每一種(zhong)工藝(yi)組合(he),都要加工15次,每次切深皆(jie)為(wei)0.1mm。

   ;    即圖3、圖4中的坐(zuo)標值都是(shi)完(wan)成(cheng)相同切削體積(ji)的情況下得到的。磨輪(lun)直徑(jing)的變化(hua)是(shi)磨削15次的累積(ji)磨損量,光澤度則是(shi)15次測量結果的平均(jun)值。

       圖(tu)3給(gei)出了磨(mo)(mo)輪(lun)(lun)直徑的磨(mo)(mo)損(sun)與(yu)(yu)轉速的關(guan)(guan)系,從圖(tu)中可以(yi)看(kan)出,T1、T2加(jia)工齊魯紅比加(jia)工濟南青磨(mo)(mo)損(sun)大(da),這說明(ming)磨(mo)(mo)輪(lun)(lun)的磨(mo)(mo)損(sun)與(yu)(yu)磨(mo)(mo)粒的大(da)小無關(guan)(guan),而與(yu)(yu)所加(jia)工石材(cai)的材(cai)質即石材(cai)的硬度有關(guan)(guan)。

       加工(gong)的石材(cai)愈(yu)(yu)硬(ying),磨(mo)(mo)輪磨(mo)(mo)損愈(yu)(yu)大(da)。磨(mo)(mo)輪的磨(mo)(mo)損與(yu)轉速關(guan)系不大(da),而與(yu)材(cai)料的去除量(liang)(liang)成正比。由圖3可(ke)計算出每磨(mo)(mo)削(xue)1米(mi)石材(cai),磨(mo)(mo)輪直徑的磨(mo)(mo)損量(liang)(liang),以作數(shu)控加工(gong)過(guo)程中磨(mo)(mo)輪半(ban)徑補(bu)償之(zhi)用。

       前(qian)五組工藝參數(shu)磨輪直徑的累(lei)積變(bian)化(hua)量為△D:

       切(qie)割濟南(nan)青時:△D1=1.8mm

       切割齊魯紅時:△D2=3mm

   ;    切割(ge)濟南青時磨輪每米半(ban)徑磨損：

       R1=△D1/(15×5×2)=1.8/(15×5×2)=0.012(mm/m)

     ;  切割齊魯(lu)紅時磨(mo)輪每(mei)米半徑磨(mo)損：

       △R2=△D2/(15×5×2)=3/(15×5×2)=0.02(mm/m）

       因(yin)此為了(le)保證加工精(jing)度,數控機床(chuang)磨削(xue)(xue)較(jiao)軟的花崗石(如(ru)濟南(nan)青)時,每磨削(xue)(xue)一米半徑補償0.012mm,磨削(xue)(xue)較(jiao)硬(ying)的花崗石(如(ru)齊魯紅)時,每磨削(xue)(xue)一米半徑補償0.02mm。

       圖(tu)4磨輪轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)對(dui)加工表面光(guang)(guang)澤度(du)(du)的(de)(de)影響,從圖(tu)中可(ke)以(yi)看(kan)出,光(guang)(guang)澤度(du)(du)與磨粒(li)的(de)(de)粒(li)度(du)(du)和磨輪轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)有關(guan),而(er)與石材的(de)(de)硬度(du)(du)關(guan)系不大。由于T2的(de)(de)磨粒(li)較細,其加工的(de)(de)光(guang)(guang)澤度(du)(du)要(yao)比T1加工的(de)(de)高。轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)愈高,刀具的(de)(de)線(xian)速(su)度(du)(du)愈高,因此(ci),光(guang)(guang)澤度(du)(du)愈高。

       由圖3、圖4還可以(yi)看(kan)出,在高速狀態(tai)下,磨(mo)(mo)輪的(de)(de)磨(mo)(mo)損加劇,光(guang)澤度降(jiang)低。這(zhe)主(zhu)(zhu)要是(shi)因(yin)為,轉速愈(yu)高,由于(yu)磨(mo)(mo)輪和(he)主(zhu)(zhu)軸系(xi)統(tong)的(de)(de)不平(ping)衡產生的(de)(de)離(li)心(xin)力愈(yu)大(da)(da)。在磨(mo)(mo)削過程中(zhong),產生的(de)(de)振動愈(yu)大(da)(da),磨(mo)(mo)輪磨(mo)(mo)損增大(da)(da),光(guang)澤度降(jiang)低。造成花崗石(shi)具有不同磨(mo)(mo)削切除機制(zhi)的(de)(de)主(zhu)(zhu)要原(yuan)因(yin)是(shi)其(qi)礦(kuang)物(wu)質的(de)(de)成分。

       花崗石(shi)的主要(yao)成分是石(shi)英(ying)、長石(shi)和(he)(he)(he)輝石(shi),石(shi)英(ying)和(he)(he)(he)輝石(shi)硬度(du)(du)較高(gao),具有脆塑性,其切(qie)(qie)除(chu)機(ji)制以斷裂(lie)為主,磨(mo)削(xue)切(qie)(qie)除(chu)這(zhe)類(lei)礦物質要(yao)求(qiu)磨(mo)輪磨(mo)粒較粗,粘結劑強度(du)(du)較高(gao),以便使磨(mo)粒具有足夠的強度(du)(du)和(he)(he)(he)抗沖擊能力。

       輝石硬度較(jiao)低(di),其磨(mo)削(xue)切(qie)除機(ji)制為塑(su)性變形和切(qie)削(xue)。要求(qiu)磨(mo)輪(lun)具有較(jiao)細磨(mo)粒,粘結劑強度較(jiao)低(di),以便磨(mo)鈍的磨(mo)粒及時脫落,保持磨(mo)輪(lun)的鋒利(li)。

       粗磨(mo)(mo)和半精磨(mo)(mo)時(shi),應使用(yong)較(jiao)(jiao)粗磨(mo)(mo)粒的磨(mo)(mo)輪,加(jia)工工藝(yi)(yi)采用(yong)較(jiao)(jiao)大的切深(shen)(ae)和較(jiao)(jiao)大的進給(gei),以提高切削(xue)效率。精磨(mo)(mo)時(shi),應使用(yong)較(jiao)(jiao)細磨(mo)(mo)粒的磨(mo)(mo)輪,采用(yong)較(jiao)(jiao)高主軸(zhou)轉速加(jia)工工藝(yi)(yi),以提高光澤度。

       結論

       通過用兩種不同粒度磨(mo)(mo)輪磨(mo)(mo)削不同硬度的花崗石實驗,可以得到以下結論:磨(mo)(mo)輪的磨(mo)(mo)損(sun)主(zhu)要取決于石材(cai)的硬度和石材(cai)去(qu)除量,石材(cai)硬度愈(yu)高,磨(mo)(mo)輪壽命愈(yu)短;去(qu)除量愈(yu)大(da),磨(mo)(mo)輪磨(mo)(mo)損(sun)愈(yu)大(da)。

       樹脂型磨輪(lun)(lun)磨拋(pao)花崗石,磨輪(lun)(lun)半徑每米要補(bu)償(chang)0.01-0.02mm,石材硬(ying)度愈高(gao),補(bu)償(chang)愈大(da)。

       光澤(ze)(ze)度(du)與(yu)磨粒的粒度(du)和(he)主軸轉速(su)有(you)關,磨粒的粒度(du)越(yue)小(xiao),轉速(su)愈高(gao),光澤(ze)(ze)度(du)愈高(gao)。但轉速(su)超過一定(ding)值時,磨輪(lun)磨損加快,光澤(ze)(ze)度(du)下(xia)降。