一种石材表面成型加工工艺及其装备制造技术

本发明专利技术涉及一种在石材表面进行成型加工工艺及其装备，尤其适用于对附图所示的各种石材盲道上触感物的成型加工。实践已证明，以本发明专利技术的创造性构思并广泛整合了石材加工，机电控制，新型材料等各领域技术，所构成的样机实验生产线，已完全摒除人工补充工序，而实现全机械化生产，大幅度提升了石材盲道砖的外观质量和生产效率，且降低制造成本。为推广应用有高性价比的／节能的、环保的石材盲道砖，排除了技术障碍，使一个可让国际市场对该产品的巨大需求得到满足的大产业之形成，成为可能。本发明专利技术是对石板材深加工的技术，因此上述设备尚有加工出规则工整几何图案的功能，可用来加工石材台阶防滑面板和高级石材幕墙，有花纹的装饰板。

【技术实现步骤摘要】
一种石材表面成型加工工艺及其装备
  本专利技术涉及一种在石材(或类石材料)表面以机械加工方式刻制出规则几何形体的工艺方法，和为实施该工艺而专门设计的设备，尤其是施用于石材盲道(砖)生产的加工工艺和专用设备。
技术介绍
  近几年来，“建筑无障碍设计”在世界各国均形成法规化，如德国2000年4月，我国于2001年8月，美国于2002年6月，都发布了相关的标准，对盲道表面的触感物(TGSIs)形状、分布尺寸均有了严格的规定。目前，世界各国所用的盲道(砖)产品，以用材分类则有四类，(1)无机材料：有混凝土预制的砖或浇灌后表面压型；陶、瓷烧结成品；(2)有机材料：以模压成型工艺的合成橡胶、树脂、高分子、塑料乃至乳化橡胶改性砂浆制成品；(3)金属材料：以压铸工艺的铜、铝乃至不锈钢或木板上铆不锈钢钉；(4)天然石制品：现多为手工的制品(Unit masonry；Sterneweare；Cobble stone)或半机械化半手工的粗制品。由于盲道应用的强制性和规范化，需求量大增已引起全球社会重视。于是对上述现有产品的(包括耐磨、耐候、节能、环保、造价等)综合因素进行分析，结果发现：天然石材无疑应以其强度高、硬度、耐冻、抗风化能力、表面寿命高达50-70年(远高于现有使用年限为15年)的优异性价比，理当列为盲道砖首推用材。然而，由于当前各国对石材盲道(砖)上的触感物制造手段欠缺完备，没有能满足该产品规范要求的工业化加工工艺及设备，而使石材盲道(砖)始终停留在“粗制滥造”的半手工生产现状制品，与标准规范要求有很大差距，无法推广应用。以至，经济发达国家不得不使用如前所述的高成本、短寿命的其他材料，以模压成形工艺，才能制出符合规范要求的产品。
技术实现思路
  本专利技术的目的是实现用现代化的加工石材的工艺方法，来-->生产标准规格的石材盲道(砖)，满足国际市场对该产品的需求。其解决方案是：运用金刚石磨削技术和自动化机床工作原理，构成一条能按各国盲道砖标准规范要求制造产品的工艺流程和生产线，实现石材盲道(砖)机械化工业化生产。其具体内容是：本专利技术的石材盲道(砖)加工工艺过程，由四道工序组成：第一道工序：制砖坯。将标准石板材成品，按规范要求切成方形或长方形坯料。为已有技术。第二道工序：荒切去余量。即在上道坯料表面用现有技术，切出直槽或方格槽来，即最大限度去掉加工余量。第三道工序：成形加工。为本专利技术主要内容，应用本专利技术的专机，磨具和工艺方法自动以磨削方式在第二工序的成品上加工出触感物形来。第四道工序：盲道砖“底座”表面处理。在上述成型加工的第三道工序中，因在形成触感物的同时，也形成了“底座”表面，因此尚有如下后续“底座”表面加工的流程供选择：(A)均化“底座”表面(即除触感物形外的表面)。常规采用喷砂处理；对用于公共室内建筑要求较高的产品，则可在专机中，加设抛磨用树脂结合剂的磨头，进行抛磨，以提高光泽度。(B)根据外国标准要求，进行“底座”面染色(黄或橙色)。着重指出，上述第三道工序是根据“提示盲道”与“行进盲道”的表面触感不同的成型形状尺寸的要求，又分二种加工流程和配置四种型式-->专机和多种磨具，来实现对盲道砖上触感物的成型加工的。其中：流程A，是一种流水线式流程，由YDA型、YDB型两型专机组成，实现对提示盲道(砖)(包括正位与错位两型)的加工。流程B，则是单机加工流程，由CTA型专机，自动完成对正位型的行进盲道(砖)加工；由CTB型专机自动完成对错位型的行进盲道(砖)的加工。并且在质量要求很高的情况下，CTB型也用于完成提示盲道砖的加工。附图说明  本说明书有如下附图：图1，系我国国家行业标准所规定的盲道类型图。(摘录自标准图集号03J926)，说明了盲道触感物的形状及分布型式。本文所述及盲道术语定义、用途功能均按JGJ50-2001标准规定。图2，系本专利技术的石材盲道加工过程示意图。对上述
技术实现思路
作图解说明。图3，为本专利技术的YDA型专机结构示意图。图4，为本专利技术的YDB型专机结构示意图。图5，为本专利技术的CTA型专机结构示意图。图6，为本专利技术的CTB型专机结构示意图。图7，为本专利技术的磨头辅具的结构及功能原理图。图8，为本专利技术的步进器工作原理图。图9，为本专利技术的CTB型专机功能特征示意图。现结合附图，对所专利技术的主要工艺装备(专机、磨具)的技术特征(结构、功能)作进一步说明。1、由图3、4所示的YDA、YDB型专机结构相似：均由类似四柱油压机式的机身①；矩阵式多轴动力头②；和带步进机构的工作台③等三大部件组成的。多轴(16-24轴或更多)动力头的主轴位置根据产品规格-->要求配置，由若干电动机驱动；各主轴端均配置一专用成形的金刚石磨具④(详见以下第5条所描述的)。整个动力头通过固定于机身上的气动装置⑤和杠杆机构⑥沿机身上四根立柱⑦导向上下运动，实现磨具④对工件进给成形加工—退刀动作；而由安装在内部的气缸⑧驱动带有能作间歇步进机构⑩的工作台⑨，(在工作台面上安装有工件(11))，来完成“送料→精确定位→(加工后)退料”定向动作；这二组动作由电气—气动控制系统配合，从而自动完成对工件的加工。并且由于是矩阵式多轴加工，故有很高的生产效率。该类型专机，专门用于触感物为点状的提示盲道砖，由于盲道砖规格多样，面专机上主轴根数和配置就随着盲板触点正位分布时的点距不同而成系列化。并且，在正位分布的主轴矩阵中，呈45°方位安装工件，即可在该机上完成错位的提示盲道砖的加工。根据触感点的轮廓和成形精度的要求不同，两型专机皆可单机或联机形成流水线加工(本专利技术实施方案为联机，如图2中流程A所示)。YDA与YDB型的不同之处，在主轴群数和步进步数及相应驱动结构不同。2、由图5、6所示的CTA、CTB型专机结构相似：均由龙门式机身①；并列多轴(6-8轴或更多)动力头②，固定于机身的横梁③上，(横梁可沿立柱④作磨削深度有限调整后固定)，动力头由单个电动机驱动；和工作台⑤等三大部件组成。工作台由机构⑥(一个与工作台面平行的平面内，能作相互垂直的二个方向平移的)和在⑥其中安置一回转进给机构⑦支配。这些机构都叠加于一能沿导轨座⑧作直线步进的鞍板⑨上。(详见第4条说明和附图9)在该专机配置的电气—液压/气动控制系统⑩的控制下，使固定在工作台上的工件(11)，能相对于主轴端的金刚石磨具(12)作出与产品形状要求相符的运动轨迹。其原理是：轨迹中直线段是由鞍板⑨的运动来完成；-->而园弧(半园或全园)则由回转进给机构⑦和机构⑥来完成。并列多根主轴结构能实现多个相同轨迹同时加工，从而达到快速把工件的自动加工成产品的目的。本专利技术中的CTB型专机是全能机型：既能加工提示盲道，也能加工行进盲道；既能加工正位分布型，也能加工错位分布型。其工作原理如附图9所示。(图中结构元件代号沿用上述代号)。对该机控制逻辑线路作相应设置，则同样的工作机构就会分别形成如下表所描述的包络线轨迹，并自动循环从而实现加工作业。  加工类型  循环工步执行机构  包络线形状   提示盲道   1  2  3⑨/⑧/步进器⑥/⑦⑨/⑧步进器  I-直线段  II-360°园弧  III-直线段    行进盲道    1  2  3  4  5⑨/⑧步进器⑥/⑦⑨/⑧步进器⑥/⑦⑨/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石材表面成型加工工艺及其装备，其特征是适用于加工诸如石材盲道上的触感物的工艺过程，该过程包括如下工序：　　　　（１）制坯工序：按建筑标准规范制成砖坯，待下道工序加工；　　　　（２）粗加工工序：最大限度去掉成形加工予量；　　　　（３）成形（精）加工工序：根据盲道触感物（或点状、或棒状）不同，　　　　本工序又分两种加工流程；　　　　流程Ａ：多工位，流水线式加工成型；　　　　流程Ｂ：单工位单机全自动加工成型。　　　　（４）“底座”表面均化处理工序：根据不同标准要求，也有两种后续工序：　　　　流程Ｃ：喷砂或湿法抛磨处理；　　　　流程Ｄ：涂漆或染色（黄／橙色）处理。

【技术特征摘要】
1、一种石材表面成型加工工艺及其装备，其特征是适用于加工诸如石材盲道上的触感物的工艺过程，该过程包括如下工序：(1)制坯工序：按建筑标准规范制成砖坯，待下道工序加工；(2)粗加工工序：最大限度去掉成形加工予量；(3)成形(精)加工工序：根据盲道触感物(或点状、或棒状)不同，本工序又分两种加工流程；流程A：多工位，流水线式加工成型；流程B：单工位单机全自动加工成型。(4)“底座”表面均化处理工序：根据不同标准要求，也有两种后续工序：流程C：喷砂或湿法抛磨处理；流程D：涂漆或染色(黄/橙色)处理。2、根据权利要求1所述的加工工艺及其装备，其特征在于，按上述流程B，非但能在石板材上加工出盲道砖，尚能加工各种规则几何成形的浮雕图案，以生产石材防滑阶面板及高级石材幕墙的图案装饰板。3、一种石材表面成型加工工艺装备，本发明将命名为YDA型系列和YDB系列专机，其特征在于该型专机由以下部件构成：(1)机身部件：四柱水压机式架构，下有底座台板，上有气缸杆杠-连杆等驱动装置；(2)动力头座部件：在上述驱动装置作用下，整个动力头座可沿四根柱作竖直上下运动；并通过该座板上，设有多组(2-3组)多轴(4-8轴或更多)的，由若干电动机-齿轮系的驱动的主轴群束，实现磨削和进给运动。(3)步进工作台部件：在机身下部的底座台板上，装有一作直线运动导轨付；导轨上的工作台安装工件；在导轨座内置的气缸和步进器作用下，工件相对主轴作间歇步进运动(送料)。(4)控制部件：系电气-气动逻辑线路控制系统，实现送退料(步进)，进退刀等自动加工工步接转动作。4、根据权利要求3所述的加工工艺装备，即YDA型和YDB型专机，其特征在于可加工正位的提示盲道，也可将工件安装方位旋转45°，加工成错位提示盲道；可利用多组主轴群，各群装上不同磨刃轮廓，形成多工位流水线加工作业。以加工成形精度高或端面较复杂的点状轮廓。5、一种石材表面成型加工工艺装备，本发明将其命名为CTA型系列和CTB型系列专机，其特征在于，该型专机由下列部件构成：(1)机身部件：为双柱龙门式架构，下部有底座台板，上部为连接两立柱间的横梁板，面横梁板通过两端的立柱套筒的松或夹动作，可使横梁沿立柱方向作上下位置调整并固定。(2)动力头部件：由一排并列的(或两排相错的)多轴主轴群，及一个主轴座体构成。由同在横梁端的电动机驱动，而通过一组齿轮系传至各主轴。(3)导轨座部件：在机身下部的底座台板上，两立柱之间，横梁的动力头座下，安装有一直线导轨座部件；该导轨座内置有液压缸和步进机构，使导轨上的鞍板能沿导轨，作间歇步进的进给运动。(4)工作台部件：在导轨座的鞍板上，设有工作台。该工作台由二个运动机构和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘次宁，刘莆四，刘榕三，
申请(专利权)人：刘次宁，王建平，刘莆四，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]