一种降低大理石平面加工噪音与粉尘的方案

郑森伟, 刘 伟, 童慧芬, 王 伟

(闽南理工学院 光电与机电工程学院，福建 石狮 362700)

1 概述

大理石平台是用天然的石质材料制成的精密基准测量工具.其质地均匀，稳定性好，强度大、硬度高，并具有不生锈、耐酸碱、不磁化、不变型、耐磨性好等优点，能在重负荷下保持高精度.[1]即使工作面受碰撞或划伤后，只会产生凹坑，不产生凸纹、毛刺，对测量精度无影响.因其在高精度的测量方面具有得天独厚的特性，使得传统铸铁平板相形见绌.大理石平台作为高精密仪器仪表、精密工具、机械制件检验的理想基准面，成本低廉，产品附加值高，可广泛应用于工业生产和实验室的测量工作.

国内现阶段一部分还是手工抛光，成品率低、价格贵，且手工抛光对个人的要求非常高，抛光效果个体差异性大[1].一部分大理石的加工都已经实现半自动或者全自动加工，虽然在高速磨盘的抛光下大大提高了加工的效率，但是在高速的研磨过程中所产生的声音会更尖锐、单位时间内所产生的粉尘更多，对于工作人员的耳膜以及肺部的损伤更为严重.虽然工作人员戴口罩能起到一定的保护作用，时间一长也会带来身体疾病.针对现阶段大理石平面抛光过程中的缺点，笔者讨论一种可降低噪音与粉尘的大理石平台加工设备的设置方案.

2 大理石平台加工设备的设置

2.1 大理石平台加工设备总体结构

图1 大理石抛光设备结构图

为保证大理石平面加工的质量，首先构思一台大理石平面加工设备.抛光设备如图1所示.大理石抛光磨块固定在抛光磨盘上；抛光磨盘和电动机连接，直接由电机带动磨盘转动；电动机固定在移动面板上，移动面板通过两个方向的马达驱动,在三自由度直角坐标系工作导轨的Y方向与Z方向移动；工作台在三自由度直角坐标系工作导轨的X方向上移动，三自由度直角坐标系工作导轨安装在床身上；消音防护罩与电动机一起固定在移动面板；吸尘装置固定在消音防护罩上[2].

抛光机的磨盘可以在Y,Z方向移动加工不同尺寸的平台，工作平台夹持工件可在X方向上移动，构成了直角坐标系移动体系.为增加表面精度，在加工过程中，轨迹采用多种运动轨迹，以便实现无规则轨迹.磨盘的移动轨迹在Y方向上、加工平台在X方向上的移动进行路径设定，XY方向运动的组合来进行多种路径的加工，以实现磨盘无规则轨迹的效果[2].

由于大理石平台的加工是通过磨块与大理石表面进行摩擦加工，磨块容易磨损.经过一段时间的使用，需要进行更换磨块.如果磨块与磨盘做成一体的，那么磨块更换起来就比较麻烦，而且整个磨块的成本也会增加.为使磨块的安装更换更方便、降低成本，以组合的方式把磨块与磨盘通过螺栓连接.对于磨块的容易磨损现象，磨块的材料使用超硬金刚石磨块，可以减低磨损减少损耗，有利于工件加工的持续性与稳定性，同时有利于同一工件进行不同精度的一体化加工[3].在加工过程中，通过消音防护罩与吸尘装置可以降低噪音与粉尘.

2.2 消音防护罩

在加工过程中，抛光盘高速旋转带动着磨块与大理石表面接触，进行磨、研、抛等方式的加工.由于摩擦力的作用以及抛光盘的旋转，会不断的有细块从大理石工件上脱落并向四周甩出，出现扬尘现象且有一定摩擦噪音，因此会造成工作环境的污染[4].为此，在抛光盘上增设一个防护罩如图2所示，防护罩把整个抛光盘罩住,加工的时候防护罩与工件表面保持一个微小的距离,以免影响磨盘工作中的移动.防护罩材料为橡胶材料，当加工产生的噪音向外扩散时，由于橡胶材料的消音减振效果，大部分的噪音就会被橡胶防护罩挡住无法往外传播，起到降低噪音的效果[5].同时，加工产生的粉尘以及向外飞甩的大理石细块，撞击到橡胶防护罩上也不会产生太大声响，声音无法向外扩散，一定程度上起到消音的效果，如图3所示.

粉尘的颗粒直径一般小于75 μm，粗研磨表面粗糙度可达到0.63～1.25 μm.因此，橡胶防护罩在安装完后，表面与工作台面距离大于1.25 μm小于75 μm，既能起到消音作用又能防止扬尘外泄，同时不会对加工过程中磨头的移动产生阻力影响，如图3所示.

图2 消音防护罩

图3 消音防护罩工作位置示意图

2.3 吸尘系统

大理石加工过程中，由于磨块与大理石表面的摩擦，会伴随着大量粉尘的逸出.这些粉尘被防护罩挡住堆积在防护罩内，需要及时的清理，否则影响工件表面的加工[6].因此需要在防护罩内设置一个可以清理粉尘的装置，在消音防护罩上设置一个吸尘装置如图2所示，为了及时清理加工时产生的灰尘，确保磨块与工件表面接触的地方没有多余的石屑、粉尘而影响加工质量[7]，防护罩两侧分别设置两个管口，在加工的时候，同时吸尘装置的吹风口与吸尘口，吹风口一方面可以使模块由于加工而升高的温度得到适当的降温，同时可以把沉淀下去的粉尘吹扬起来.与此同时，吸尘口同样开启，及时地吸取由加工产生的粉尘，如图4所示.这样加工表面温度降低了，同时也去除了粉尘在加工表面造成的加工误差，对于减少磨块的磨损，提高加工效率有很好的促进作用，从而提高工件表面的加工质量[8].

2.4 粉尘沉淀装置

大理石的主要成分是CaCO3，碳酸钙粉尘入水后会形成沉淀物沉淀在水下.于是我们通过沉淀的方法，把大理石加工后产生的粉尘通入水中形成沉淀再定期清理，达到粉尘零排放的环保效果[9].如图5所示，是一套粉尘沉淀装置.装置主要由粉尘沉淀箱为主体，内装有过滤网，箱中盛有3/4容积的沉淀液，粉尘排气管通入箱中并浸入沉淀液一定深度.当粉尘废气排入水中之后，CaCO3在水中形成沉淀落入底部.为便于后期的清理，在箱中安装一层过滤网，沉淀的CaCO3只落在过滤网上.清理时只要去除过滤网，便可把沉淀物从沉淀液中取出，避免了沉淀物落到箱底难以清理的现象[10].

图4 吸尘系统工作位置示意图

图5 粉尘沉淀装置示意图

3 结语

(1)通过对总体结构的介绍，以了解大理石平台平面的无规则轨迹加工，保证平面加工质量的效果；

(2)本设备在研磨盘周围设置橡胶防护罩来实现消音减震的效果；

(3)本设备吸尘系统与粉尘沉淀装置实现防尘的效果.