瓷磚磨頭磨塊座配置方式的創(chuàng)新設計

徐斌

摘 要：本文改進了標準磨頭磨塊座的布置方式，提出了內、外伸磨頭，設計新的磨塊座。設計了磨削瓷磚試驗，用于考察標準磨頭、內伸磨頭、外伸磨頭的磨削加工效率。試驗結果清晰的顯示，內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量。

關鍵詞：標準磨頭;內伸磨頭;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，對陶瓷制品的質量和表面的光滑度提出了更高的要求。陶瓷拋光磚適應當前的需求成為現(xiàn)代建筑裝修工程中應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，瓷磚的日產量越來越大，2008年每條瓷磚生產線的日產量13000 m2，生產線的長度是145 m。2013年每條瓷磚生產線日產量達到了23000 m2，生產線的長度達到了245 m。600 mm×600 mm×10 mm規(guī)格瓷磚的進給速度也達到了30 m/min。這么快的進給速度加速了毛坯瓷磚的變形。這就要求瓷磚加工設備必須適應大產量和重載荷的要求。瓷磚加工一般要經過刮平和拋光兩道工序。2008年在刮平工序中設置的滾筒磨頭是16個，在拋光工序中設置的拋光磨頭是32個。到了2013年，在刮平工序中設置的磨頭達到了48個，拋光工序中的拋光磨頭達到了60個。極大的增加了加工瓷磚的能耗。

一天生產1200 m2的拋光生產線和400 mm×400 mm規(guī)格拋光磚無法滿足客戶的需求，要求高效率地生產出大規(guī)格拋光磚，促使拋光設備的配置和性能要做相應的或者超前的提高。因此固定式橫梁拋光機已經完成了它的歷史性任務，只有擺動式橫梁拋光機才能實現(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。

拋光線已經發(fā)展到大型化，此時，拋光設備制造商和陶瓷廠老板都在冷靜思考：“大型拋光線日產量都超過了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，這不符合綠色生產的方針。因此，高效節(jié)能就成為了拋光設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——內伸和外伸配置方式，并設計了新型磨塊座的結構。對標準磨頭、內伸磨頭、外伸磨頭進行了對比試驗，試驗結果得出，外伸和內伸磨頭的磨削效率高于標準磨頭，而且加工后瓷磚的表面效果好于標準磨頭。

2 提升磨頭磨削效率思路

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

基于上述改進方案，在現(xiàn)有磨頭，即標準磨頭的基礎上增大磨削面積。本文采用的方法是改進磨塊座結構。可以從兩個方面入手。第一個方面是以原有標準磨頭為基礎，以六個磨塊座的標準磨頭為例子。保留三個標準磨塊座。這三個磨塊座相互之間呈120°夾角。然后將另外三個磨塊座進行改進。改進的方法是將磨塊座向著磨頭中心軸的方向延伸進一段距離。新改進的磨頭的磨削面積就是標準磨頭磨塊座的磨削面積加上內伸那一段距離所增加的面積。

第二個方面是以原有標準磨頭為基礎，以六個磨塊座的標準磨頭為例子。保留三個標準磨塊座。這三個磨塊座相互之間呈120°夾角。然后將另外三個磨塊座進行改進。改進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。這樣新改進的磨頭磨削面積是外伸磨塊座的磨削面積加上標準磨頭磨塊座磨削面積。因為磨塊座外伸，磨頭的線速度也增加。

3 磨頭磨塊座配置方式設計

3.1 標準磨頭磨塊座配置

標準磨頭磨塊座配置如圖1所示。

所謂的標準磨頭是目前瓷磚拋光線正在配置的磨頭，也是應用最為廣泛的磨頭。磨頭結構左右是對稱的，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。磨塊座的內側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磨塊座，如圖1（b），六個磨塊的結構呈L形，如圖1（c）所示。

3.2 內伸磨頭磨塊座配置

基于前述的設計理念，內伸磨頭磨塊座改進配置如圖2所示。

改進后的內伸磨頭外貌如圖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磨塊，如圖2（b）所示。磨塊座1、3、5為三個標準磨頭磨塊座，其配置形式如同標準磨頭一樣，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為新設計的內伸磨塊座。內伸磨塊座結構如圖2（c）所示。為了實現(xiàn)磨塊座的內伸，將標準磨頭磨塊座的底板移動一段距離，使豎板與橫板在橫板的外部邊緣部位平齊。改進后的磨塊座安裝后，底板就會向著磨頭中心軸線的方向移動一段距離。

而且磨塊座的長度比標準磨塊座要短一些，是為了防止磨塊座在擺動時與中間的螺栓有干涉，如圖2（a）（b）。但是磨頭配置的標準磨塊座和內伸磨塊座配置的磨塊長度都一樣，長度都為L。內伸磨塊座安裝上磨塊之后，高度高于磨頭底部螺栓，磨塊不會與磨頭產生擺動干涉。內伸磨塊座裝配磨塊之后，磨塊內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

基于前述的設計理念，外伸磨頭磨塊座改進配置如圖3所示。

改進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磨塊，如圖3（b）所示。磨塊座2、4、6為三個標準磨頭磨塊座，其配置形式如同標準磨頭一樣，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為新設計的外伸磨塊座。外伸磨塊座結構如圖3（c）所示，為了實現(xiàn)磨塊座的外伸，將標準磨頭的磨塊座中間豎板移動到底部橫板的中間位置。外伸磨塊座的結構為T形。這樣設計的磨塊座安裝到磨頭上，磨塊座就會向外移動一段距離，如圖3（a）（b）。但是磨頭配置的標準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。對比標準磨頭、內伸磨頭、外伸磨頭，三個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

4.1 試驗過程參數(shù)

為了驗證改進后的磨頭磨削效率，對標準磨頭、內伸磨頭、外伸磨頭進行對比試驗。

圖1、2、3中標準、內伸、外伸磨頭中的參數(shù)取值如表1所示。試驗磨頭實物如圖4所示。磨頭磨塊配置如圖5所示。

試驗瓷磚的規(guī)格為800 mm×800 mm×10 mm，試驗瓷磚一共54塊。試驗按照表2參數(shù)進行。試驗磨塊為碳化硅磨塊。一共108塊。試驗所用的瓷磚為刮平后的瓷磚。 試驗一共進行3組，標準磨頭按照表1參數(shù)進行第一組試驗。標準磨頭試驗結束后，內伸磨頭再按照表2參數(shù)進行第二組試驗。內伸磨頭試驗結束后，外伸磨頭再按照表2參數(shù)進行第三組試驗。

4.2 試驗過程

試驗過程如圖6所示。

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

5 試驗結果與分析

瓷磚拋光過程中一共分為個三個工序：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，相對于標準磨頭來說，磨削效率提高了47.8%。內伸磨頭比標準磨頭略低一點，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，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，相對于標準磨頭來說，磨削效率提高了12.5%;內伸磨頭的磨削效率降低了16.6%。在中拋階段內伸磨頭的磨削效率提高了4.7%，精拋階段內伸磨頭的磨削效率提高了50%。在中、精拋階段內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，內伸次之，標準磨頭的磨削面積是最小的。但是內伸磨頭的磨削面積與標準磨頭的磨削面積相差比較小。

6 討 論

試驗結果研究得出：外伸磨頭磨削瓷磚的面積不僅大而且磨削效率比標準磨頭提高47.8%（粗拋階段），內伸磨頭磨削瓷磚面積雖然與標準磨頭的相差不多，但是磨削效率比標準磨頭提高了50%。改進后的磨頭的磨削效率比改進前的高。

從實驗結果我們也得出：內伸、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)試驗結果，結合瓷磚拋光工序的工況，我們對改進后的磨頭配置進行合理安排，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伸磨頭。內伸磨頭與標準磨頭的磨削面積和磨削均勻性雖然相差不是很大，但是磨削效率比標準磨頭有所提高。

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際。研究結果表明：改進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 論

通過本文的研究得出如下結論：

（1）改進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、內伸磨頭適合中拋加工。

（3）試驗結果驗證改進磨頭是可行的。

參考文獻

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