金刚石工具在抛光瓷质砖加工中的应用 - 憨鼠网

摘要：国产金刚石工具已在瓷质砖加工中得到广泛的应用。本文重点分析了瓷质砖坯的一般性能特征，及主要应用工具的加工原理和特性。对适用的金刚石品种及市场前景进行了探讨。

１、前言

八十年代中期全玻化瓷质砖首先在意大利出现，使陶瓷墙地砖进一步向高质地、多品种方向发展，随后不久出现了仿大理石、花岗岩的各种高级抛光瓷质砖，更进一步提高了陶瓷砖的档次和售价〔１〕。九十年代中期我国从意大利引进瓷质抛光砖生产线以后，陶瓷砖加工业进入一个全新的阶段。金刚石工具也由此开始大规模地应用于陶瓷加工行业。从初期依赖进口到现在完全国产化，使陶瓷单位面积金刚石工具的消耗成本下降了七、八倍，因而极大地促进了该行业的发展，短短几年仅广东佛山地区抛光线已达到数百条，产值百亿计。鲜亮美观、价格适中的高档全玻化瓷质抛光砖开始装点千家万户。

２、全玻化瓷质砖的特性分析

瓷质砖的坯体是使用传统原料粘土、长石、石英及可塑性白粘土〔２〕，经过球磨、造粒、干燥、压制，后经1200℃左右烧结50～60分钟制成。坯体的显微结构由晶相、晶界、玻璃相和气孔组成〔３〕。晶相为莫来石、α—方石英和游离石英。莫来石由粘土（高岭土）在1000℃以上高温转变而成，同时还生成一部分的α—方石英，另一部分α—方石英则是由添加的石英组分转变而成。玻璃相是由长石作为熔剂在高温下形成的硅酸盐熔体〔３〕。主要是钾钠玻璃相。坯体中的玻璃相主要分布在晶相周围形成连续相。烧结过程中它能将晶粒粘结在一起、填充在空隙之间，促进坯体致密、降低坯体的烧结温度，并增加透明度〔３〕。气孔含量的多少决定于坯料的组成及烧结条件 气孔通常分布在玻璃相基质中。气孔会明显地影响陶瓷材料的物理性能，显著地降低坯体的机械强度及抛光后的光泽度，所以抛光瓷质砖的气孔含量都远远低于普通釉面砖。气孔含量的多少通常用吸水率表示，吸水率越高表示气孔越多，致密度越低，瓷质砖的吸水率＜0.5%,而一般釉面砖的吸水率10—20%〔２〕。吸水率越低砖坯硬度、强度越高，越难于加工。一般瓷质砖抗折强度＞27MPa，而釉面砖15MPa〔２〕。

除了吸水率对瓷质砖性能影响较大外，玻璃相的含量，晶相的组成均对陶瓷性能及金刚石工具的适用性和可加工性有较大的影响。由于玻璃相比晶相疏松、强度也低而且膨胀系数大、高温易软化〔３〕，故玻璃相比例越高坯体强度及耐磨性越低、脆性加大。晶相中α—方石英含量越多坯体硬度越高、研磨性越强，金刚石工具的可加工性下降，耗用量加大。

瓷质砖的品种较多，不同厂家的配方、工艺各异，造成性能上有一定的差异。按生产工艺不同区分，目前产量较大的几大品种有渗花砖（仿大理石）、大颗粒砖（仿花岗岩）、微粉砖〔４〕等。总体而言，瓷质砖的硬度、强度和研磨性均低于天然花岗岩板材，但高于一般大理石。

３、抛光瓷质砖用金刚石工具加工特性分析

一条完整的抛光工序 包括前磨边、刮平、粗磨、抛光、后磨边烘干、打蜡、包装。主要使用的金刚石工具有粗磨边轮、对磨轮（前磨边），滚刀、八爪鱼（刮平），细磨边轮、修边轮（后磨边）。与其它用途的金刚石工具一样，陶瓷加工用金刚石工具同样存在适应性的问题。既有与陶瓷本身性能相适应的问题，也有与设备相适应的问题，但不同的产品对适应性敏感程度不同。以下将分品种详细说明。

３．１金刚石滚刀

刮平机主传动系统带动滚刀顺时针高速旋转，进给传动系统加压并调整下刀深度，瓷砖坯体由底板承载、皮带传动，通过滚刀时被刮平〔５〕。每条线滚筒的配置一般在６—10把，金刚石粒度在36目—140目之间，由粗递次渐细，从而刮平砖坯并使刀痕变浅，便于后道磨抛加工。

瓷质砖坯体致密而且较硬，加工过程双向加压运动，滚刀克取瓷砖表面的微切削机理为“犁入方式”和“压溃方式”共同作用。所以滚刀粒度越粗，“犁入”去除量越大，刀痕越深。同一粒度的滚刀压力越大，“压溃”成屑面积与深度加大，去除量加大，但产生的刀痕也越粗，所以有时局部压力过大，细刀也出深刀痕。增加细滚刀刀线数量，从而减少切削面单位压力，限制进刀量，可提高坯体的平整度和刀痕细度。

滚刀加工时压力大，转速高（一般在1700—2400转/分），要求金刚石品级较高（MBD8）以上，特别是粗中粒度；胎体要支撑、包镶牢固；才能获得理想的效率和寿命。滚刀的刮平效果除与自身质量关系较大外，还深受砖坯硬度、变形量大小，刮平机状况，操作者调机水平的影响。滚刀的寿命除决定于刀头本身质量之外，主要与砖坯的铣削量有关。

３．２金刚石磨边轮与修边轮

抛光线所用金刚石工具中，磨边轮对瓷质砖坯性能最为敏感。同时与磨削量、设备状况、调机水平关系密切。所以必须根据不同的抛光线和砖坯品种正确调整胎体配方和金刚石，才能达到理想的使用效果。瓷质砖越硬、脆，磨边余量越小，越容易崩面，磨边难度加大，这种情况下要调整磨边轮的硬度，合理控制金刚石的出刃高度，可达到满意的效果。另外一个与磨边轮有关的问题是崩角，崩角主要与磨边轮的锋利度有关，出现崩角时应调整配方或金刚石提高锋利度。崩角还与单头磨边量有关，单头磨边量过大容易崩角，所以要合理分配各个磨边轮的磨削量，不要过于集中。如果总磨边量过大，应增设前磨边，或增加后磨边头数。崩面和崩角还与磨边轮的偏摆和震动有关，所以必须保证磨边轮的同心度和平衡度。其它磨边问题如弯边、对角线尺寸偏差等问题主要是磨边机的调整问题，故不祥述。

修边轮安装在磨边轮之后，主要是将磨边轮留下的锯齿状刀痕磨平，使瓷砖边角更加规整。修边轮磨削量一般要求不大，所用金刚石粒度较细，根据实际磨削量和修边效果，在80/100目—120/140目调整。金属结合剂修边轮的优点是寿命长，修边成本低；缺点是由于不均衡磨削，磨面内圈易突起，或凹凸变形而影响修边效果，需要经常修磨。树脂修边轮可不必经常修磨，而且修边光滑度优于金属修边轮，但缺点是寿命低，只有金属结合剂的1/4—1/3，修边成本过高，而且由于其磨削量很小，磨边头数较少时使用受限。

３．３对磨轮与八爪鱼