徐斌

摘 要：本文改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)磨頭磨塊座的布置方式，提出了內(nèi)、外伸磨頭，設(shè)計(jì)新的磨塊座。設(shè)計(jì)了磨削瓷磚試驗(yàn)，用于考察標(biāo)準(zhǔn)磨頭、內(nèi)伸磨頭、外伸磨頭的磨削加工效率。試驗(yàn)結(jié)果清晰的顯示，內(nèi)外伸磨頭比普通磨頭具有更高的磨削效率，加工后瓷磚具有較好的表面質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)磨頭;內(nèi)伸磨頭;外伸磨頭;磨塊座

1 前 言

在我國隨著人民生活水平和審美觀念的日益提高，對陶瓷制品的質(zhì)量和表面的光滑度提出了更高的要求。陶瓷拋光磚適應(yīng)當(dāng)前的需求成為現(xiàn)代建筑裝修工程中應(yīng)用最為廣泛的陶瓷制品之一。

隨著我國建筑裝飾材料（瓷磚、石材等）不斷的更新和發(fā)展，瓷磚的日產(chǎn)量越來越大，2008年每條瓷磚生產(chǎn)線的日產(chǎn)量13000 m2，生產(chǎn)線的長度是145 m。2013年每條瓷磚生產(chǎn)線日產(chǎn)量達(dá)到了23000 m2，生產(chǎn)線的長度達(dá)到了245 m。600 mm×600 mm×10 mm規(guī)格瓷磚的進(jìn)給速度也達(dá)到了30 m/min。這么快的進(jìn)給速度加速了毛坯瓷磚的變形。這就要求瓷磚加工設(shè)備必須適應(yīng)大產(chǎn)量和重載荷的要求。瓷磚加工一般要經(jīng)過刮平和拋光兩道工序。2008年在刮平工序中設(shè)置的滾筒磨頭是16個(gè)，在拋光工序中設(shè)置的拋光磨頭是32個(gè)。到了2013年，在刮平工序中設(shè)置的磨頭達(dá)到了48個(gè)，拋光工序中的拋光磨頭達(dá)到了60個(gè)。極大的增加了加工瓷磚的能耗。

一天生產(chǎn)1200 m2的拋光生產(chǎn)線和400 mm×400 mm規(guī)格拋光磚無法滿足客戶的需求，要求高效率地生產(chǎn)出大規(guī)格拋光磚，促使拋光設(shè)備的配置和性能要做相應(yīng)的或者超前的提高。因此固定式橫梁拋光機(jī)已經(jīng)完成了它的歷史性任務(wù)，只有擺動(dòng)式橫梁拋光機(jī)才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)格磚的拋光。增加刮平滾刀的頭數(shù)、增加拋光磨頭的頭數(shù)是拋光線發(fā)展的主題。

拋光線已經(jīng)發(fā)展到大型化，此時(shí)，拋光設(shè)備制造商和陶瓷廠老板都在冷靜思考：“大型拋光線日產(chǎn)量都超過了10000 m2，怎樣降低電力和水的能耗，怎樣減少環(huán)境污染”。拋光線的每次發(fā)展都在加大、加長，電力和水的能耗都在增加，這不符合綠色生產(chǎn)的方針。因此，高效節(jié)能就成為了拋光設(shè)備制造商和陶瓷廠老板的共同心愿和課題。

本文提出一種新型的磨塊座配置形式——內(nèi)伸和外伸配置方式，并設(shè)計(jì)了新型磨塊座的結(jié)構(gòu)。對標(biāo)準(zhǔn)磨頭、內(nèi)伸磨頭、外伸磨頭進(jìn)行了對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果得出，外伸和內(nèi)伸磨頭的磨削效率高于標(biāo)準(zhǔn)磨頭，而且加工后瓷磚的表面效果好于標(biāo)準(zhǔn)磨頭。

2 提升磨頭磨削效率思路

為了提高磨頭的磨削效率，本文提出的改進(jìn)方案，從兩個(gè)方面入手，一是增大磨頭的面積，而是增大磨頭的線速度。

基于上述改進(jìn)方案，在現(xiàn)有磨頭，即標(biāo)準(zhǔn)磨頭的基礎(chǔ)上增大磨削面積。本文采用的方法是改進(jìn)磨塊座結(jié)構(gòu)。可以從兩個(gè)方面入手。第一個(gè)方面是以原有標(biāo)準(zhǔn)磨頭為基礎(chǔ)，以六個(gè)磨塊座的標(biāo)準(zhǔn)磨頭為例子。保留三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磨塊座。這三個(gè)磨塊座相互之間呈120°夾角。然后將另外三個(gè)磨塊座進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)的方法是將磨塊座向著磨頭中心軸的方向延伸進(jìn)一段距離。新改進(jìn)的磨頭的磨削面積就是標(biāo)準(zhǔn)磨頭磨塊座的磨削面積加上內(nèi)伸那一段距離所增加的面積。

第二個(gè)方面是以原有標(biāo)準(zhǔn)磨頭為基礎(chǔ)，以六個(gè)磨塊座的標(biāo)準(zhǔn)磨頭為例子。保留三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磨塊座。這三個(gè)磨塊座相互之間呈120°夾角。然后將另外三個(gè)磨塊座進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)的方法是將磨塊座背離磨頭中心軸的方向延伸出一段距離。這樣新改進(jìn)的磨頭磨削面積是外伸磨塊座的磨削面積加上標(biāo)準(zhǔn)磨頭磨塊座磨削面積。因?yàn)槟K座外伸，磨頭的線速度也增加。

3 磨頭磨塊座配置方式設(shè)計(jì)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)磨頭磨塊座配置

標(biāo)準(zhǔn)磨頭磨塊座配置如圖1所示。

所謂的標(biāo)準(zhǔn)磨頭是目前瓷磚拋光線正在配置的磨頭，也是應(yīng)用最為廣泛的磨頭。磨頭結(jié)構(gòu)左右是對稱的，磨塊座與裝配其上的磨塊的長度一致，其長度用字母L表示。磨塊座的內(nèi)側(cè)邊緣距離磨頭中心軸線的距離為L1，如圖1（a）所示。沿著磨頭圓周均勻布置著六個(gè)磨塊座，如圖1（b），六個(gè)磨塊的結(jié)構(gòu)呈L形，如圖1（c）所示。

3.2 內(nèi)伸磨頭磨塊座配置

基于前述的設(shè)計(jì)理念，內(nèi)伸磨頭磨塊座改進(jìn)配置如圖2所示。

改進(jìn)后的內(nèi)伸磨頭外貌如圖2（a）所示，磨頭的左右磨塊座不再是對稱配置。磨頭還是沿著圓周的方向均勻的布置六個(gè)磨塊，如圖2（b）所示。磨塊座1、3、5為三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磨頭磨塊座，其配置形式如同標(biāo)準(zhǔn)磨頭一樣，磨塊座的長度為L，距離磨頭中心軸線的距離為L1。磨塊座2、4、6為新設(shè)計(jì)的內(nèi)伸磨塊座。內(nèi)伸磨塊座結(jié)構(gòu)如圖2（c）所示。為了實(shí)現(xiàn)磨塊座的內(nèi)伸，將標(biāo)準(zhǔn)磨頭磨塊座的底板移動(dòng)一段距離，使豎板與橫板在橫板的外部邊緣部位平齊。改進(jìn)后的磨塊座安裝后，底板就會向著磨頭中心軸線的方向移動(dòng)一段距離。

而且磨塊座的長度比標(biāo)準(zhǔn)磨塊座要短一些，是為了防止磨塊座在擺動(dòng)時(shí)與中間的螺栓有干涉，如圖2（a）（b）。但是磨頭配置的標(biāo)準(zhǔn)磨塊座和內(nèi)伸磨塊座配置的磨塊長度都一樣，長度都為L。內(nèi)伸磨塊座安裝上磨塊之后，高度高于磨頭底部螺栓，磨塊不會與磨頭產(chǎn)生擺動(dòng)干涉。內(nèi)伸磨塊座裝配磨塊之后，磨塊內(nèi)部邊緣距離磨頭中心軸線的距離為L2，而且L2小于L1。

3.3 外伸磨頭磨塊座配置

基于前述的設(shè)計(jì)理念，外伸磨頭磨塊座改進(jìn)配置如圖3所示。

改進(jìn)后的外伸磨頭外貌如圖3（a）所示，磨頭的左右磨塊座不再是對稱配置。磨頭還是沿著圓周的方向均勻的布置六個(gè)磨塊，如圖3（b）所示。磨塊座2、4、6為三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磨頭磨塊座，其配置形式如同標(biāo)準(zhǔn)磨頭一樣，磨塊座的長度為L，距離磨頭中心軸線的距離為L1。磨塊座1、3、5為新設(shè)計(jì)的外伸磨塊座。外伸磨塊座結(jié)構(gòu)如圖3（c）所示，為了實(shí)現(xiàn)磨塊座的外伸，將標(biāo)準(zhǔn)磨頭的磨塊座中間豎板移動(dòng)到底部橫板的中間位置。外伸磨塊座的結(jié)構(gòu)為T形。這樣設(shè)計(jì)的磨塊座安裝到磨頭上，磨塊座就會向外移動(dòng)一段距離，如圖3（a）（b）。但是磨頭配置的標(biāo)準(zhǔn)磨塊座和外伸磨塊座配置的磨塊長度都一樣的，長度都為L。外伸磨塊座裝配之后，磨塊內(nèi)部邊緣距離磨頭中心軸線的距離為L3，而且L3大于L1。對比標(biāo)準(zhǔn)磨頭、內(nèi)伸磨頭、外伸磨頭，三個(gè)磨頭磨塊座裝配的磨塊的長度都是一樣的，但是L3大于L1大于L2。

4 試 驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)過程參數(shù)

為了驗(yàn)證改進(jìn)后的磨頭磨削效率，對標(biāo)準(zhǔn)磨頭、內(nèi)伸磨頭、外伸磨頭進(jìn)行對比試驗(yàn)。

圖1、2、3中標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)伸、外伸磨頭中的參數(shù)取值如表1所示。試驗(yàn)?zāi)ヮ^實(shí)物如圖4所示。磨頭磨塊配置如圖5所示。

試驗(yàn)瓷磚的規(guī)格為800 mm×800 mm×10 mm，試驗(yàn)瓷磚一共54塊。試驗(yàn)按照表2參數(shù)進(jìn)行。試驗(yàn)?zāi)K為碳化硅磨塊。一共108塊。試驗(yàn)所用的瓷磚為刮平后的瓷磚。 試驗(yàn)一共進(jìn)行3組，標(biāo)準(zhǔn)磨頭按照表1參數(shù)進(jìn)行第一組試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)磨頭試驗(yàn)結(jié)束后，內(nèi)伸磨頭再按照表2參數(shù)進(jìn)行第二組試驗(yàn)。內(nèi)伸磨頭試驗(yàn)結(jié)束后，外伸磨頭再按照表2參數(shù)進(jìn)行第三組試驗(yàn)。

4.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)過程如圖6所示。

在試驗(yàn)之前先將所有的試驗(yàn)瓷磚進(jìn)行稱重并編號記錄。三塊瓷磚編為一組進(jìn)行試驗(yàn)。將三塊放置在傳送帶上，兩邊各放一塊瓷磚進(jìn)行定位。如圖6所示。瓷磚1、5為定位瓷磚，瓷磚2、3、4為試驗(yàn)瓷磚。定位瓷磚作用是為了讓試驗(yàn)瓷磚在試驗(yàn)過程中發(fā)生移動(dòng)。在試驗(yàn)過程中，傳送帶驅(qū)動(dòng)瓷磚進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，分別由行程開關(guān)1、2來進(jìn)行控制。左右移動(dòng)的范圍不會超越瓷磚2、4的邊界。按照表2參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)后，將瓷磚2、3、4取下。取瓷磚3所在位置的瓷磚作為樣品，進(jìn)行風(fēng)干并稱重記錄。然后更換另外一組瓷磚重復(fù)上述試驗(yàn)過程。試驗(yàn)結(jié)束后，按照瓷磚取樣編號計(jì)算取樣瓷磚磨削前后重量差。試驗(yàn)結(jié)果如表3、4所示。

5 試驗(yàn)結(jié)果與分析

瓷磚拋光過程中一共分為個(gè)三個(gè)工序：粗拋工序、中拋工序、精拋工序。粗拋工序中的磨頭配置46號磨塊;中拋光工序配置240號磨塊;精拋工序配置800號磨塊。

表3為三種磨頭在0.2 MPa的壓力下，分別配置三種磨塊磨削瓷磚，瓷磚被磨掉的重量。

表3顯示，在粗拋過程中，外伸磨頭的磨削效率是最高，相對于標(biāo)準(zhǔn)磨頭來說，磨削效率提高了47.8%。內(nèi)伸磨頭比標(biāo)準(zhǔn)磨頭略低一點(diǎn)，幾乎相等。在中拋和精拋階段，外伸磨頭比其它兩種磨頭磨削略高一點(diǎn)，但是差別甚微。

表4顯示，在粗拋過程中，外伸磨頭的磨削效率最高，相對于標(biāo)準(zhǔn)磨頭來說，磨削效率提高了12.5%;內(nèi)伸磨頭的磨削效率降低了16.6%。在中拋階段內(nèi)伸磨頭的磨削效率提高了4.7%，精拋階段內(nèi)伸磨頭的磨削效率提高了50%。在中、精拋階段內(nèi)伸磨頭的磨削效率最高。

圖7是三種磨頭的磨削瓷磚的面積。圖7上瓷磚的磨削面積是磨頭擺動(dòng)磨削以后形成的形貌。圖7顯示，外伸磨頭的磨削面積最大，內(nèi)伸次之，標(biāo)準(zhǔn)磨頭的磨削面積是最小的。但是內(nèi)伸磨頭的磨削面積與標(biāo)準(zhǔn)磨頭的磨削面積相差比較小。

6 討 論

試驗(yàn)結(jié)果研究得出：外伸磨頭磨削瓷磚的面積不僅大而且磨削效率比標(biāo)準(zhǔn)磨頭提高47.8%（粗拋階段），內(nèi)伸磨頭磨削瓷磚面積雖然與標(biāo)準(zhǔn)磨頭的相差不多，但是磨削效率比標(biāo)準(zhǔn)磨頭提高了50%。改進(jìn)后的磨頭的磨削效率比改進(jìn)前的高。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們也得出：內(nèi)伸、外伸磨頭并不是在所有的加工工序中都能提高效率。外伸磨頭在粗、中拋工序中能夠提升磨削效率，但是中拋工序中能提升的效率很小，僅能提升4.7%，而粗拋中能夠提升47.8%。

內(nèi)伸磨頭在中、精拋工序中才能夠提升磨削效率，在精拋工序中提升得最多。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合瓷磚拋光工序的工況，我們對改進(jìn)后的磨頭配置進(jìn)行合理安排，讓其發(fā)揮出最大的優(yōu)勢。在粗拋工序中，使用外伸磨頭而且給磨頭施加低壓力。不僅提高了磨削效率而且增大磨削面積，提高了瓷磚磨削的均勻性。如圖8所示。

從圖8看出，外伸磨頭磨削面積大，只要稍微擺動(dòng)就能夠覆蓋瓷磚表面。磨削的均勻性比較好。

在中拋工序中采用內(nèi)伸磨頭。內(nèi)伸磨頭與標(biāo)準(zhǔn)磨頭的磨削面積和磨削均勻性雖然相差不是很大，但是磨削效率比標(biāo)準(zhǔn)磨頭有所提高。

在精拋工序采用外伸磨頭。精拋階段的主要目的是提高瓷磚表面的平整度、均勻性、光澤度，而不是磨削量。因此外伸磨頭磨削面積大，磨削均勻比較切合實(shí)際。研究結(jié)果表明：改進(jìn)后的磨頭不僅磨削面積大、磨削均勻性好，而且磨削效率高。

7 結(jié) 論

通過本文的研究得出如下結(jié)論：

（1）改進(jìn)后的磨頭不僅磨削面積大、磨削均勻性好而且磨削效率高。

（2）外伸磨頭適合于粗、精拋加工、內(nèi)伸磨頭適合中拋加工。

（3）試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證改進(jìn)磨頭是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1] 許學(xué)鋒. HQ大規(guī)格通體花崗巖瓷磚：當(dāng)之無愧的國內(nèi)領(lǐng)先[J].佛山陶瓷.2017，（4）：C03-04.

[2] 陳彩如，譚建平.大規(guī)格陶瓷磚拋光過程仿真與試驗(yàn)研究[J].中國陶瓷，2008，（2）44：45-47.

[3] 朱為揚(yáng).大板平度的形成和控制[J].石材，1994，（5）：35-38.