石材的研磨与抛光

研磨工序一般分为粗磨、半细磨、细磨、精磨、抛光等五道工序。

抛光是石材研磨加工的最后一道工序。进行这道工序的结果，将使装饰石材表面具有最大的反射光线能力以及良好的光滑度，并使石材固有的花纹色泽最大限度地显示出来。

1．石材磨抛方法与工具

石材的抛光方法：

一种方法是用散状磨料与液体或软膏混合成抛光悬浮液或抛光膏作为抛光剂，用适当的装置加到磨具或工件上进行抛光。所用磨料有金刚石微粉、碳化硅微粉和白刚玉微粉等。不同的磨料要配合采用不同材质的磨具。使用碳化硅磨料时要用灰铸铁磨具，而使用金刚石磨料时则最好用镀锡磨具。另一种方法是用粘结磨料，即把金刚石、碳化硅或白刚玉微粉作磨料与结合剂，以烧结、电镀或者粘结的方法制成磨块。固定到磨盘上制成抛光磨头。小磨块一般用沥青或硫磺等材料粘接，大磨块则用燕尾槽连接到磨盘上。

采用散状磨料进行抛光的缺点是：磨料要用人工或用计量装置加到工件上，因此磨料分布不均匀，而且需要由技术熟练的技工操作才能达到高质量标准。而采用抛光磨头则具有许多优点：磨料分布均匀，抛光质量好而且质量稳定，易于实现连续作业，抛光效率高，一般抛光时间比用散状金刚石磨料减少30％。

石材磨削的实质是在人力或机械力的作用下，回转的磨盘对石料不断垂直给进，两者在接触区内相互摩擦、磨损，把板材表面层的凹凸面逐渐磨平。由于花岗石类岩石一般比较坚硬，磨具的硬度一定要超过石材的硬度。一般情况要采用六套磨具来完成磨削、研磨抛光过程。前两个磨具要进行强制定位磨削，起找平和控制板材的厚度的作用；后面的磨具分别进行粗磨、细磨、研磨抛光等工序。

根据直径大小，磨块形状、数量和布置方式，磨料所用粘结剂以及磨料粒度等的不同，磨头有不同的结构。磨头直径有4～12英寸等多种，最常用的是10英寸。磨块形状有直条形、长椭圆形、伞形、环形等，以直条形和长椭圆形最为普遍。磨块数量视磨头直径和磨块大小而定，从数块到十来块。磨块的布置方式以放射状为最常见，但也有按螺线方式布置的。磨料所用粘结剂有金属粘结剂、树脂粘结剂、菱苦土和聚合物等。各厂家选用磨料粒度的范围不一。对金刚石磨料来说，从粗磨磨头用的30目到抛光磨头用的几个μm都有。

日本大阪大学机械工程系Mamoru Nakayarna等人研究花岗石石材抛光技术时所用的磨抛头直径为6英寸，结构如图1所示。图1a）为采用粉末冶金粘结剂（金属粘结剂）的金刚石磨块的磨头结构，磨块为直条形。这种磨头用于粗磨，金刚石粒度分别为40目、60目和100目。图1b）为适宜于采用热固性树脂粘结剂金刚石磨块的磨头结构，磨块为长椭圆形。这种磨头用于细磨和抛光。细磨时分别用200目和500目（相当于74μm和30μm）的金刚石，抛光时则分别采用1000目和2000目（相当于15～25μm和6～10μm）的金刚石。

图1 花岗石石材抛光所用的磨抛头结构

90年代初，英国HASELTINE LAKE公司改进了磨头的结构，提高了它的工作性能， 将原先的五道工序减少为两道工序。第一道工序用的磨头是用120／140目的金刚石以铜焊或电镀或烧结的方法固结到金属盘上制成。第二道工序用的磨头是用200／300目的金刚石以树脂粘结剂制成伞形磨块，再将此伞形磨块以模压方法或用粘结剂粘合到支承盘上制成，如图2所示。伞形块的总面积一般占磨头面积的2％～5％。采用上述改进的磨头节省了加工时间，并且降低了成本。

图2 花岗石石材抛光磨抛头结构图

2．石材磨抛质量的影响因素                   

石材的品种很多，其物理性质、化学成分、晶粒粗细和矿物晶体组分的差异等都对抛光质量有影响。由于石材的晶质不同，在抛光时会形成不均匀的表面。晶粒较大的石材，抛光的不均匀性比晶粒小的石材明显，所以小晶粒石材比大晶粒石材易于抛光。

抛光磨头进给速率对抛光质量影响很大，研究表明，随着抛光磨头进给速率的提高，石材表面光泽度会下降，但进给速率过低则会加快磨头磨损和降低生产效率。

抛光磨头的运行方式要和粗磨、细磨磨头的运行方式配合进行。磨头运行方式有纵向横向和疏密程度之分，如图3所示。一般来说，粗磨时采用A运行方式；细磨时采用A＋B运行方式，抛光时则采用A＋B＋C＋D运行方式，根据具体情况可重复再磨一次可获得较高的表面光泽度。

图3 抛磨头的运行方式