刘增文黄波王 志张进生

(山东大学机械工程学院石材工程中心，山东济南250061)

　　摘要：本文是通过实验的方法研究花岗石磨抛工艺，分析磨轮磨损的原因和影响光泽度的因素，探讨磨轮在花岗石磨削过程中的半径补偿，以指导实际生产，提高生产效率和加工精度。通过实验可以得到以下结论：磨轮的磨损主要取决于石材的硬度和石材去除量，石材硬度愈高，磨轮寿命愈短;去除量愈大，磨轮磨损愈大。树脂型磨轮磨抛花岗石，磨轮半径每米要补偿0.0l一0.02mm。光泽度与磨粒的粒度和主轴转速有关，磨粒的粒度越小，转速愈高，光泽度愈高。

　　1 前言

　　随着装修业的不断发展，对石材制品的形状和尺寸要求越来越高。大量的数控和自动化加工设备进入石材加工业，装饰用石材的加工工艺一般分为：下料一成型一粗磨一细磨一精磨。其中，细磨和精磨是制约石材加工效率和加工精度的主要因素，也是影响数控机床在石材加工业普及的主要原因。因此，研究磨削工艺具有十分重要的意义。

　　已有很多资料 介绍有关花岗石磨削机理的研究，很少关于实际生产中磨削工艺的研究。本文在实验研究的基础上，通过磨轮尺寸和所加工石材光洁度的变化，分析磨轮磨损的原因、影响光泽度的因素，以确定花岗石磨削工艺。使用两种不同粒度但相同尺寸和形状(如图1)的异型树脂磨轮，加工两种不同硬度的花岗石，在一定的加工工艺下，通过测量磨轮尺寸的变化和石材光泽度，分析影响磨轮磨损和光泽度的因素，得到了磨轮在花岗石磨削过程中的半径补偿值，以提高石材磨削的效率和精度，促进数控设备在石材加工行业中的应用。

　　2 实验过程

　　实验用石材为济南青(橄榄辉长岩)和齐鲁红(二长花岗岩)，其矿物质含量及其硬度如表1。两种花岗石的厚度都是20mm，幅面尺寸均为1000mm×800mm(图2)。

实验是在意大利CMS公司生产的石材加工中心(型号：SPEED3)上进行的。所用磨轮为菱苦土作粘合剂，SiC为磨料，但粒度不同的两个磨轮Tl和T2。其形状如图1，具体参数如表2。

　　表1 试样矿物质含量及硬度用WGG∞ 一S( )光泽度计测量所加工石材的光泽度，用外径千分尺测磨轮直径的变化。

　　在切削加工中，切深(a ：0.1mm)和每转进给(fr： 0.1mm/r)保持不变，改变主轴转速(3000r/min=-8000r/min)(每次变化1000r/min)，因此，其进给速度也相应地发生变化。具体工艺方案如表3。表3 实验工艺方案

　　3 实验结果与讨论

　　实验过程中，每一种工艺组合完成15m的磨削长度，也就是针对每一种工艺组合，都要加工l5次，每次切深皆为0.1mm。即图3、图4中的坐标值都是完成相同切削体积的情况下得到的。磨轮直径的变化是磨削l5次的累积磨损量，光泽度则是l5次测量结果的平均值。

　　图3给出了磨轮直径的磨损与转速的关系，从图中可以看出，Tl、 加工齐鲁红比加工济南青磨损大，这说明磨轮的磨损与磨粒的大小无关，而与所加工石材的材质即石材的硬度有关。加工的石材愈硬，磨轮磨损愈大。磨轮的磨损与转速关系不大，而与材料的去除量成正比。由图3可计算出每磨削1米石材，磨轮直径的磨损量，以作数控加工过程中磨轮半径补偿之用。

　　前五组工艺参数磨轮直径的累积变化量为△D：切割济南青时：△DI=1.8mm切割齐鲁红时：△D2=3mm

　　切割济南青时磨轮每米半径磨损：△RI=ADI/(15×5 x2)=1.8/(15×5×2)=0.012(mm/m)

刘增文黄波王 志张进生

(山东大学机械工程学院石材工程中心，山东济南250061)

　　摘要：本文是通过实验的方法研究花岗石磨抛工艺，分析磨轮磨损的原因和影响光泽度的因素，探讨磨轮在花岗石磨削过程中的半径补偿，以指导实际生产，提高生产效率和加工精度。通过实验可以得到以下结论：磨轮的磨损主要取决于石材的硬度和石材去除量，石材硬度愈高，磨轮寿命愈短;去除量愈大，磨轮磨损愈大。树脂型磨轮磨抛花岗石，磨轮半径每米要补偿0.0l一0.02mm。光泽度与磨粒的粒度和主轴转速有关，磨粒的粒度越小，转速愈高，光泽度愈高。

　　1 前言

　　随着装修业的不断发展，对石材制品的形状和尺寸要求越来越高。大量的数控和自动化加工设备进入石材加工业，装饰用石材的加工工艺一般分为：下料一成型一粗磨一细磨一精磨。其中，细磨和精磨是制约石材加工效率和加工精度的主要因素，也是影响数控机床在石材加工业普及的主要原因。因此，研究磨削工艺具有十分重要的意义。

　　已有很多资料 介绍有关花岗石磨削机理的研究，很少关于实际生产中磨削工艺的研究。本文在实验研究的基础上，通过磨轮尺寸和所加工石材光洁度的变化，分析磨轮磨损的原因、影响光泽度的因素，以确定花岗石磨削工艺。使用两种不同粒度但相同尺寸和形状(如图1)的异型树脂磨轮，加工两种不同硬度的花岗石，在一定的加工工艺下，通过测量磨轮尺寸的变化和石材光泽度，分析影响磨轮磨损和光泽度的因素，得到了磨轮在花岗石磨削过程中的半径补偿值，以提高石材磨削的效率和精度，促进数控设备在石材加工行业中的应用。

　　2 实验过程

　　实验用石材为济南青(橄榄辉长岩)和齐鲁红(二长花岗岩)，其矿物质含量及其硬度如表1。两种花岗石的厚度都是20mm，幅面尺寸均为1000mm×800mm(图2)。

　　实验是在意大利CMS公司生产的石材加工中心(型号：SPEED3)上进行的。所用磨轮为菱苦土作粘合剂，SiC为磨料，但粒度不同的两个磨轮Tl和T2。其形状如图1，具体参数如表2。

　　表1 试样矿物质含量及硬度用WGG∞ 一S( )光泽度计测量所加工石材的光泽度，用外径千分尺测磨轮直径的变化。

　　在切削加工中，切深(a ：0.1mm)和每转进给(fr： 0.1mm/r)保持不变，改变主轴转速(3000r/min=-8000r/min)(每次变化1000r/min)，因此，其进给速度也相应地发生变化。具体工艺方案如表3。表3 实验工艺方案

　　3 实验结果与讨论

　　实验过程中，每一种工艺组合完成15m的磨削长度，也就是针对每一种工艺组合，都要加工l5次，每次切深皆为0.1mm。即图3、图4中的坐标值都是完成相同切削体积的情况下得到的。磨轮直径的变化是磨削l5次的累积磨损量，光泽度则是l5次测量结果的平均值。

　　图3给出了磨轮直径的磨损与转速的关系，从图中可以看出，Tl、 加工齐鲁红比加工济南青磨损大，这说明磨轮的磨损与磨粒的大小无关，而与所加工石材的材质即石材的硬度有关。加工的石材愈硬，磨轮磨损愈大。磨轮的磨损与转速关系不大，而与材料的去除量成正比。由图3可计算出每磨削1米石材，磨轮直径的磨损量，以作数控加工过程中磨轮半径补偿之用。

　　前五组工艺参数磨轮直径的累积变化量为△D：切割济南青时：△DI=1.8mm切割齐鲁红时：△D2=3mm

　　切割济南青时磨轮每米半径磨损：△RI=ADI/(15×5 x2)=1.8/(15×5×2)=0.012(mm/m)

　　切割齐鲁红时磨轮每米半径磨损：△R2：AD2/(15×5×2)=3/(15×5×2)=0.02(mm/m)

　　因此为了保证加工精度，数控机床磨削较软的花岗石(如济南青)时，每磨削一米半径补偿0.012mm。磨削较硬的花岗石(如齐鲁红)时，每磨削一米半径补偿0.02mm。

　　图4磨轮转速对加工表面光泽度的影响，从图中可以看出，光泽度与磨粒的粒度和磨轮转速有关，而与石材的硬度关系不大。由于 的磨粒较细，其加工的光泽度要比T1加工的高。转速愈高，刀具的线速度愈高，因此，光泽度愈高。

　　由图3、图4还可以看出，在高速状态下，磨轮的磨损加剧，光泽度降低。这主要是因为，转速愈高，由于磨轮和主轴系统的不平衡产生的离心力愈大。在磨削过程中，产生的振动愈大，磨轮磨损增大，光泽度降低。

　　造成花岗石具有不同磨削切除机制的主要原因是其矿物质的成分。花岗石的主要成分是石英、长石和辉石，石英和辉石硬度较高，具有脆塑性，其切除机制以断裂为主|4 J，磨削切除这类矿物质要求磨轮磨粒较粗，粘结剂强度较高，以便使磨粒具有足够的强度和抗冲击能力。辉石硬度较低，其磨削切除机制为塑性变形和切削。要求磨轮具有较细磨粒，粘结剂强度较低，以便磨钝的磨粒及时脱落，保持磨轮的锋利。

　　粗磨和半精磨时，应使用较粗磨粒的磨轮，加工工艺采用较大的切深(a。)和较大的进给，以提高切削效率。精磨时，应使用较细磨粒的磨轮，采用较高主轴转速加工工艺，以提高光泽度。

　　4 结论

　　通过用两种不同粒度磨轮磨削不同硬度的花岗石实验，可以得到以下结论：磨轮的磨损主要取决于石材的硬度和石材去除量，石材硬度愈高，磨轮寿命愈短;去除量愈大，磨轮磨损愈大。树脂型磨轮磨抛花岗石，磨轮半径每米要补偿0.01—0.02mm，石材硬度愈高，补偿愈大。光泽度与磨粒的粒度和主轴转速有关，磨粒的粒度越小，转速愈高，光泽度愈高。但转速超过一定值时，磨轮磨损加快，光泽度下降。