5.1.2人工雕刻主要工具
(1)砂轮 砂轮雕刻是采用砂轮进行雕刻。砂轮是玻璃磨削加工中的一种重要磨具,它是在磨料中加入结合剂,经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体,如图5-2所示。磨料、结合剂及制造工艺的不同,会对砂轮的性能有较大影响。
操作人员在玻璃工件上画出所雕刻图文后,通过雕刻机进行出雕刻,批量生产时为保证图案一致,可通过网版印刷的方式先把图案一一印出后再进行雕刻。玻璃是透明度非常好的材料,视觉效果良好,大多在背面雕刻在前面观看。无论是动物、花鸟,还是山水、人物,都要遵循先刻最前面的景物、依照前后位置逐一雕刻的原则。雕刻时,为防止玻璃经砂轮高速研磨而发热破碎,要安装注水器,不间断地向所雕图文注水,以冷却受摩擦发热的玻璃,雕刻完毕后抛光完成。利用此工艺对玻璃制品进行装饰,图文立体效果强,又具有水晶般的晶莹剔透的视觉效果,可使玻璃制品获得高雅的装饰效果和艺术效果。
用砂轮雕刻完成的制品需要进行打磨,来回的修磨那些机器造成的失败点,将雕刻工具造成的痕迹一点一点磨掉,修饰的圆滑,将毛刺和崩口进行修改、修复,尽可能地将线条修改完美。
①砂轮的类型
a.按所用磨料,可分为普通磨料砂轮和超硬磨料砂轮。普通磨料砂轮的磨料可以采用刚玉和碳化硅等,超硬磨料砂轮的磨料如金刚石和立方氮化硼等。
b.按砂轮的形状,可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等。
c.按所用的结合剂,可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。
d.根据雕刻玻璃时工艺的不同,可分为台式砂轮雕刻机或手提式砂轮雕刻机进行。这两种方法都是利用目数较高的金刚砂砂轮或石英砂轮,砂轮有多种形状以供不同用途使用,要根据所雕图文需要来选择。一般用台式砂轮雕刻机雕刻小件物品,如酒杯、茶杯、灯饰、工艺品等。手提式雕刻机一般用于雕刻较大的物件,常用于室内装潢,如茶几、屏风、隔断、玻璃门、隔栏等,其雕刻工艺与台式雕刻机大同小异。
②砂轮的特性参数 砂轮的特性参数主要有磨料、粒度、硬度、结合剂组成结构等。
a.磨料 磨料是制造砂轮的主要原料,它担负着切削工作。因此,磨料必须锋利,并具备高的硬度、良好的耐热性和一定的韧性。常用磨料的主要特性见表5-1。
表5-1砂轮常用磨料主要特性
b.粒度 粒度是指磨料颗粒尺寸的大小,分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于40μm的磨料,称为磨粒。用筛选法分级,粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60号的磨粒表示其大小刚好能通过60目的筛网。对于颗粒尺寸小于40μm的磨料,称为微粉。用显微测量法分级,用W和后面的数字表示粒度号,其W后的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20μm。
c.结合剂及其选择 砂轮中用以黏结磨料的物质称结合剂。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力主要决定于结合剂的性能。常用结合剂主要性能及用途见表5-2。
表5-2常用结合剂主要性能及用途
d.硬度 砂轮的硬度是指砂轮表面上的磨粒在磨削力作用下脱落的难易程度。砂轮的硬度软,表示砂轮的磨粒容易脱落,砂轮的硬度硬,表示磨粒较难脱落。砂轮的硬度和磨料的硬度是两个不同的概念。同一种磨料可以做成不同硬度的砂轮,它主要决定于结合剂的性能、数量以及砂轮制造的工艺。磨削与切削的显著差别是砂轮具有“自锐性”,选择砂轮的硬度,实际上就是选择砂轮的自锐性,希望还锋利的磨粒不要太早脱落,也不要磨钝了还不脱落。
e.组成结构 砂轮的组成结构是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。砂轮有三种组织状态:紧密、中等、疏松。组织号越小,磨粒所占比例越大,砂轮越紧密;反之组织号越大,磨粒比例越小,砂轮越疏松。
③砂轮的使用注意事项
a.安装过程中的注意事项 对于台式砂轮来说,安装时首先要对砂轮的安全质量进行检测,可用尼绒锤(也可以用笔)轻敲砂轮侧面,声响清脆则没问题。
---定位问题。砂轮机安装在什么位置,是安装过程中首先要考虑的问题,只有选定了合理又合适的位置,才能进行其他的工作。秒轮机禁止安装在正对着附近设备及操作人员或经常有人过往的地方・一般较大的车间应设置专用的砂轮机房。如果确因厂房地形的限制不能设置专用的砂轮机房,应在砂轮机正面装设不低于1.8m高度的防护挡板,并且挡板要求牢固有效。
ー平衡问题。砂轮的不平衡主要是由砂轮的制造和安装不准确,使砂轮重心与回转轴不重合而引起的。不平衡造成的危害主要表现在两个方面,一方面在砂轮高速旋转时,引起振动,易造成工件表面产生多角形振痕;另一方面,不平衡加速了主轴的振动和轴承的磨损,严重时会造成砂轮的破裂,甚至造成事故。因此,砂轮在安装后应先进行静平衡,砂轮在经过整形修整后或在工作中平衡时,应重复进行静平衡。
----匹配问题。匹配间题主要是指卡盘与砂轮的安装配套问题。按标准要求,砂轮卡盘直径不得小于被安装砂盘直径的1/3,且相应规定砂轮磨损到直径比卡盘直径大10mm时应更换新砂轮。这样就存在一个卡盘和砂轮的匹配问题,否则会出现这样的情况,“大马拉小车”造成设备和材料的浪费;“小马拉大车又不符合安全要求,易造成人身事故。因此,卡盘与砂轮的合理匹配,一方面可以节约设备,节约材料;另一方面又符合安全操作要求。此外,在砂轮与卡盘之间还应加装直径大于卡盘直径2mm,厚度为1~2mm的软垫。
------防护问题。防护罩是砂轮机最主要的防护装置,当砂轮在工作中因故破坏时,能够有效地罩住砂轮碎片,保证人员的安全。砂轮防护罩的形状有圆形和方形两种,其最大开口角度不允许超过90°;防护罩的材料为抗拉强度不低于415 N/mm2的钢。更换新砂轮时,防护罩的安装要牢固可靠,并且防护罩不得意拆卸或丢弃不用。
------托架问题。托架是砂轮机常用的附件之一,按规定砂轮直径在150m以上的砂轮机必须设置可调托架。砂轮与托架之间的距离应小于被磨工件最小外形尺寸的1/2,但最大不应超过3mm。
--------接地问题。砂轮机使用动力线,因此设备的外壳必须有良好的接地保护装置。这也是易造成事故的重要因素之一。
b.使用过程中的注意事项
-------侧面磨削问题。在砂轮机的日常使用中,有的操作者不分砂轮机的行类、不分砂轮的种类,随意地就使用砂轮的侧面进行磨削,这是严重违反安全作规程的违章操作行为。按规程用圆周表面做工作面的砂轮不宜使用侧面进行削,这种砂轮的径向强度较大,轴向强度很小,操作者用力过大时会造成砂轮碎,甚至伤人,在实际的使用过程中应禁止这种行为。
-------正面操作问题。在日常的使用中,许多操作者总习惯正对着砂轮进行操作,原因是这个方向上能用上劲,其实这种行为是砂轮机操作中应特别禁止的行为。按操作规程,使用砂轮机磨削工件时,操作者应站在砂轮的侧面,不得在砂轮的正面进行操作,以免砂轮出故障时,砂轮飞出或砂轮破碎飞出伤人。
ー一用力操作问题。在砂轮机的使用时,有些操作者,尤其是年轻操作者,为求磨削的速率快,用力过大过猛,这是一种极不安全的操作行为。任何 砂轮的本身都有一定的强度,这样做很可能会造成砂轮的破碎,甚至是飞出伤人,也是一种应禁止的行为。
-----共同操作问题。在实际的日常操作中,也有这样的情况发生,有生产任务、抢工作时间,两人共用一台砂轮机同时操作,这是一种严重的违章操作行为,应严格禁止。一台砂轮机不够用的时候,可以采用添加砂轮机的办法解决,绝对不允许同时共用一台砂轮机。
c.更换过程中的注意事项
-----磨损问题。任何砂轮都有它的一定的使用磨损要求,磨损情况达到一定的程度就必须重新更换新的砂轮。不能为了节约材料,就超磨损要求使用,这是种极不安全的违章行为。一般规定,当砂轮磨损到直径比卡盘直径大10mm时就应更换新砂轮。
--------有效期问题。从库房领出的新砂轮不一定是合格的砂轮,甚至从厂家买进的新砂轮也不一定是合格的砂轮。任何砂轮都有它一定的有效期限,在有效期限内使用,它是合格砂轮;超过有效期使用,就不一定是合格的砂轮。规程规定“砂轮应在有效期内使用,树脂和橡胶结合剂砂轮存贮一年后必须经回转试验,合格者方可使用”。
-------质地问题。在使用过程中,如果发现砂轮局部出现裂纹,应立即停止使用,重新更换新的砂轮,以免造成砂轮破碎伤人事故。
d.其他应注意事项
------环境问题。砂轮机一般应设置专用砂轮机房,且严禁在砂轮机房或砂轮机附近堆放易燃易爆的物品,以免发生火灾或爆炸事故,也不应在砂轮机附近乱放其他零件或物品。
---------管理问题。砂轮机应有专人负责,凡非本单位人员欲在砂轮机上磨削物件时,需经专职负责人许可,并且严格遵守安全操作规程,严禁未经负责人员同意,外人私自乱用砂轮机。此外,砂轮的更换亦应由专人负责,禁止他人私自更换、安装砂轮。
ー一关车问题。操作人员停止工作后,应立即关车。禁止砂轮机在无人使用、无人管理的情况下空转。此外,使用后应保持中短波轮机的清洁。
(2)砂条 打磨时用砂条(图5-3)将雕刻工具造成的痕迹一点一点磨掉,使毛刺和崩口修复的圆滑。细砂条一轮一轮换细,一般可以从200~400目开始换三到四次直到后来的1500目以上,甚至更高的目数。砂条受用的材料一般有绿碳化硅、自刚玉、棕刚玉、碳化硼、红宝石(又名烧结刚玉)和天然玉等。
砂条打磨的工艺步骤如下。
①先用较粗糙的砂条,把雕刻留下的刀痕初步打磨平整
②用粗砂条做第二遍认真处理,处理完成后,雕刻的刀痕已荡然无存,只留下了砂条的打磨痕。前两步可以稍微用力一些,是为了去除刀痕。
③用细砂条,进一步打磨,注意不要用カ,进行轻轻地揉搓,用力大的话,容易给玻璃留下砂条的痕迹。这一步类似于抛光,需要的时间较长,细节处需要注意。