石材拋光效果取決于兩個(gè)方面:一是所采用的拋光技術(shù) ,即后天認(rèn)為因素;二是石材本身存在的先天的內(nèi)因 。采用花崗石的可拋光光澤度可以作為評(píng)價(jià)花崗石石材可拋光性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。如果不考慮石材本身的所具有的內(nèi)因, 單就拋光工藝而言, 影響石材拋光的幾個(gè)主要因素是拋光劑的類型, 拋光磨具(塊)和拋光工藝參數(shù)。

1 、影響石材拋光的幾個(gè)主要因素

1.1 拋光劑的類型
拋光劑雖然是一種特殊的磨光材料, 但它與磨光材料的主要區(qū)別表現(xiàn)在加工機(jī)理上。原則上說,有一些低硬度的微粉材料也可以當(dāng)作拋光劑來使用。但通常高硬度的拋光劑比低硬度的好, 且適用范圍也廣 。金剛石拋光粉 ,對(duì)大多數(shù)石材的拋光 ,都能取得較為滿意的拋光效果。例如華僑大學(xué)化工學(xué)院的杜慷慨,林志勇對(duì)此作了研究 ,磨片在石雕工藝品等異型石材加工中廣泛使用。石材磨具的制備,常使用菱苦土 、酚醛樹脂 、不飽和樹脂和環(huán)氧樹脂作為黏結(jié)劑 。由于異型磨具必須具有一定的柔軟性和
彎曲度,黏結(jié)劑的選擇應(yīng)考慮有一定的耐磨性和柔曲性 ,實(shí)驗(yàn)選擇酚醛樹脂作黏結(jié)劑 ,丁腈橡膠作軟化劑 ,可溶或微溶性鹽作氣孔填充劑。同時(shí), 研究磨具對(duì)石材的磨制和拋光性能等的影響。

實(shí)驗(yàn)材料:
45t油壓 機(jī), 日立手提 研磨機(jī) 。粉 末酚醛 樹脂(H161), 丁腈橡膠, 烏洛托品 (固化劑 ), CaSO4·0.5H2 O∶NaCl∶NaAlF4 =1∶1∶1(填充劑 ), 100目至 W5的金剛石微粉 。

實(shí)驗(yàn)方法 :
(1)將酚醛樹脂、軟化劑、氣孔填充劑 、固化劑在球磨機(jī)中充分球磨混
合均勻,再加入金剛石微粉混合均勻備用。將物料裝模, 于 150℃, 10 MPa的壓力下壓模成形 。分別制得粗磨 (150 #, 300#)、細(xì)磨 (500 #, 1000 #)、精磨(2000#)和拋光片的異型石材磨具一套共 6 片。
(2)使用手提研磨機(jī)研磨平面和曲面的石材 , 檢測(cè)異型石材磨具的磨削比(B)和拋光光澤度 (G)。

結(jié)論:
(1)以酚醛樹脂作為石材異型磨具的結(jié)合劑, 選擇 150℃和 80 MPa的壓力為宜.
(2)制備異型石材磨具時(shí), 樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 0.25;丁腈橡膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.25,有最高的磨削比達(dá)到 0.35時(shí), 有最高的光澤度 。氣孔填充劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 0.20時(shí), 拋
光光澤度達(dá)到最大值 。精磨和細(xì)磨的氣孔填充劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0.15和 0.10時(shí)最合適 .

1.2 光磨具(塊)

規(guī)格平整的石材光面板, 是石材平面磨削的一種表面加工的表現(xiàn)形式, 多采用含有金屬材料制成的硬盤作為拋光盤。軟盤拋光的拋光面, 在石材受壓時(shí)易屈服成一凹面, 適用于弧面型拋光。中硬盤的耐磨性 ,吸附性較好, 并具有一定的彈性, 對(duì)平面型石材的拋光的效果也比較好 。由山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院劉增文教授對(duì)石材加工過程中的磨輪磨損做了實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)的目的就是考察不同粒度的磨粒對(duì)石材加工效率的影響, 以及不同材質(zhì)的石材對(duì)刀具磨損的影響。實(shí)驗(yàn)用石材選常見的濟(jì)南青和齊魯紅,在意大利 CMS公司生產(chǎn)的石材加工中心 (型號(hào):SPEED3)進(jìn)行的 。所用刀具為菱苦土作為黏結(jié)劑,SiC為磨料但粒度不同的兩個(gè)磨輪 T1 和 T2。兩種花崗石的厚度都是 20 mm, 幅面尺寸均為 1 500 mm×1 000 mm, 在切削加工中 , 每次切深保持不變(0.1 mm), 每轉(zhuǎn)進(jìn)給保持不變(0.lmm/r), 但主軸轉(zhuǎn)速從 3 000 r/min～ 10 000 r/mm發(fā)生變化 (每次變化 1 000 r/mm)。因此,其進(jìn)給速度也相應(yīng)地發(fā)生變化 。每次磨削之后,用千分尺測(cè)量刀具直徑,把測(cè)量的結(jié)果記錄下來, 留作分析之用。通過用兩種不同粒度磨輪磨削不同硬度的花崗石實(shí)驗(yàn), 可以得到以下結(jié)論 :磨輪的磨損主要取決于石材的硬度和石材去除量 ,石材硬度愈高, 刀具壽命愈短;去除量愈大,刀具磨損愈大。樹脂型磨輪磨拋花崗石, 刀具半徑每米要補(bǔ)償 (0.01 ～ 0.02)mm,石材硬度愈高 ,補(bǔ)償愈大。但轉(zhuǎn)速超過一定值時(shí) ,刀具磨損加快,同時(shí)光澤度下降。

1.3 磨削加工和拋光工藝參數(shù)的選擇

石材磨削工藝參數(shù)包括 :工作壓力 P, 磨頭轉(zhuǎn)速n,工作臺(tái)進(jìn)給速度 Vw。

粗、中磨削階段, 主要考慮石材磨除量 (石材磨除率 )這一重要指標(biāo) ,提高磨削效率 ,降低磨具磨損,以使成本下降 ,而表面光澤度很低 ,意義不大 。選用TH36#— 70#粒度菱苦土磨塊 , 通過正交試驗(yàn) , 可以獲得如下結(jié)論 :在該階段 ,對(duì)指標(biāo)影響最大的是磨削速度 n,其次是工作壓力 P,影響最小的是進(jìn)給速度Vw, 所以在選擇工藝參數(shù)時(shí), 應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的Vw, 其次考慮采用大的 P,最后才根據(jù)機(jī)床剛性系統(tǒng)的要求選擇較高的 n .

粗、中磨削大理石板材時(shí)工藝參數(shù)的選擇原則:為保證能在單位時(shí)間內(nèi)去除較多的工件材料,同時(shí)磨具損耗不能過快 (即要求磨削比大 ), 可選取較大的壓力和較高的磨削速度 ,為提高生產(chǎn)效率, 應(yīng)選取較大的試件速度 。但壓力的選擇要由磨具的硬度及板材的抗壓強(qiáng)度來決定 , 速度的增加也由機(jī)床及磨頭主軸的性能來決定 。

細(xì)、精磨削階段 ,主要考慮的是保證板材的表面加工質(zhì)量 (光澤度 ), 為拋光作準(zhǔn)備 ,同時(shí)兼顧磨具磨損和生產(chǎn)效率 。選用 320#— 800#粒度菱苦土磨塊,通過正交試驗(yàn)得出:工件進(jìn)給速度 Vw和磨削速度 n對(duì)板材的光澤度影響較顯著 ,而工作壓力 P影響較小,由此可以得到細(xì) 、精磨削大理石板材時(shí)工藝參數(shù)的選擇原則 :為了獲得較高的表面光澤度,可選取較高的轉(zhuǎn)速 、較慢的進(jìn)給速度以及較低的壓力。

拋光是石材加工中最后一道工序, 拋光方法有磨具拋光和毛氈拋光 , 大理石拋光通常采用磨具拋光。拋光加工中 ,磨具磨粒是很細(xì)的細(xì)微粉, 其加工中切除量很小, 因此 ,評(píng)價(jià)拋光質(zhì)量的主要性能指標(biāo)是光澤度 。拋光工藝參數(shù)對(duì)拋光質(zhì)量起著重要作用。選取白剛玉為磨料, 3#P混合樹脂為粘結(jié)劑, 采用單因素試驗(yàn)法, 可對(duì)拋光壓力 P、板材進(jìn)給速度Vw,拋光時(shí)間 T這三個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

壓力是影響拋光過程的重要參數(shù)之一。拋光塊以一定壓力作用在板材表面上 ,在拋光表面的同時(shí)自身也因磨損而喪失其拋光能力。隨著壓力增加,參加工作的磨粒數(shù)量增多 , 磨粒更快地喪失工作能力, 同時(shí)由于劇烈摩擦, 板面溫度上升, 在磨擦點(diǎn)處溫度上升更快 ,磨粒在高溫下更易軟化,粒附現(xiàn)象嚴(yán)重。因此壓力過高時(shí),板材的表面粗糙度上升,降低了拋光質(zhì)量。但壓力過低時(shí) ,參加拋光的磨粒數(shù)減少, 拋光能力減弱, 也不能提高板材的光澤度選定

可見 ,拋光時(shí)間取為 2.5 min較合適 ,這樣既提高了生產(chǎn)效率, 同時(shí)又保證了拋光質(zhì)量。