陳鋒

摘 要：陶瓷制品在現(xiàn)代工業(yè)中廣泛應(yīng)用，其制造過程中常常面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中之一便是在批量生產(chǎn)中產(chǎn)生的表面瑕疵問題。傳統(tǒng)的陶瓷坯體制品制造過程中，泥料注入陶瓷坯體成型模具后，由于成型模具的復(fù)雜性以及其他因素，所生產(chǎn)的坯體往往存在表面不光滑、凸起等瑕疵。為了滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，通常需要對(duì)這些坯體進(jìn)行修邊和打磨處理。本文研究了一種新型陶瓷加工用胚體修邊裝置，該裝置旨在解決傳統(tǒng)陶瓷坯體制品在批量生產(chǎn)中出現(xiàn)的表面瑕疵問題，通過提高機(jī)械化程度設(shè)計(jì)出一種高效而精準(zhǔn)的坯體修邊裝置，以取代傳統(tǒng)手工打磨的方法，從而提高陶瓷加工的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，為陶瓷批量生產(chǎn)提供了一種創(chuàng)新的解決方案，這一研究對(duì)于陶瓷制品行業(yè)具有重要的推廣和應(yīng)用前景，有望成為未來陶瓷加工領(lǐng)域的新興技術(shù)。

關(guān)鍵詞：陶瓷加工；坯體修邊裝置；研發(fā)設(shè)計(jì)

1前言

傳統(tǒng)的手工打磨方式存在著明顯的機(jī)械化程度低、對(duì)操作人員技能要求高、易產(chǎn)生誤差等問題，為了克服這些問題，通過對(duì)陶瓷加工過程中的坯體修邊裝置進(jìn)行了深入研究和設(shè)計(jì)。機(jī)械化自動(dòng)化成為提高生產(chǎn)水平的必然趨勢(shì)，坯體修邊裝置設(shè)計(jì)旨在貼合這一趨勢(shì)，通過引入電動(dòng)伸縮桿、螺旋桿、滑塊等關(guān)鍵組成部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)坯體修邊過程的自動(dòng)控制，這一創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念將為陶瓷制品行業(yè)帶來新的機(jī)遇，提升了陶瓷加工的技術(shù)水平。

2傳統(tǒng)陶瓷加工

2.1陶瓷坯體制品在批量生產(chǎn)中出現(xiàn)的表面瑕疵問題

傳統(tǒng)陶瓷坯體制品在批量生產(chǎn)中常常面臨著表面瑕疵問題，這些問題主要源于制造過程中的多種因素。制作陶瓷坯體通常需要使用成型模具，如果模具設(shè)計(jì)不當(dāng)或者存在缺陷，會(huì)導(dǎo)致陶瓷坯體成型不規(guī)則，表面就會(huì)出現(xiàn)凹凸不平的瑕疵。陶瓷坯體的制作過程中使用的泥料質(zhì)量不均勻或者含有雜質(zhì)，容易在坯體表面形成顆粒導(dǎo)致表面不光滑。在陶瓷坯體的成型過程中，如果受到過大的振動(dòng)或沖擊，容易導(dǎo)致坯體表面的不均勻沉積形成表面瑕疵。如果陶瓷坯體在干燥和燒結(jié)過程中的溫度控制不當(dāng)，會(huì)一定程度上導(dǎo)致坯體收縮不均勻，表面會(huì)產(chǎn)生開裂或者變形。在傳統(tǒng)陶瓷制造中，手工操作對(duì)成品質(zhì)量有很大的影響，操作人員的技術(shù)水平不一致會(huì)導(dǎo)致坯體表面的不規(guī)則處理，出現(xiàn)瑕疵。

2.2陶瓷加工的傳統(tǒng)方法和現(xiàn)狀

傳統(tǒng)陶瓷加工通常涉及多個(gè)工藝步驟，其中包括成型、燒結(jié)、釉面處理等。陶瓷的成型通常采用手工制作或使用成型模具，手工制作是一種傳統(tǒng)的方法，依賴工匠的技藝但容易受到操作人員技能水平的限制，成型模具的使用可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的批量生產(chǎn)，但模具設(shè)計(jì)和制作需要一定的時(shí)間和成本。成型后的陶瓷坯體需要進(jìn)行燒結(jié)，通過高溫處理使其硬化，傳統(tǒng)方法中，這一步驟通常需要嚴(yán)格的溫度和時(shí)間控制，以確保陶瓷坯體在燒結(jié)過程中獲得所需的物理性質(zhì)。完成燒結(jié)后，陶瓷制品需要進(jìn)行釉面處理以提高表面的光澤度和耐磨性，傳統(tǒng)的方法包括手工涂刷釉料，這需要熟練的技術(shù)，并且效率相對(duì)較低。傳統(tǒng)陶瓷加工中，最后一道工藝通常涉及手工修邊和打磨，工匠通過手工工具進(jìn)行修邊，以確保陶瓷制品的邊緣光滑表面無瑕疵，這一步驟的效率受到操作者技能的制約，且容易引入人為誤差。傳統(tǒng)陶瓷加工方法在一定程度上實(shí)現(xiàn)了陶瓷制品的生產(chǎn)，但存在著一些問題，如生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品一致性差、成本較高等。

2.3傳統(tǒng)陶瓷加工的局限性

機(jī)械化程度低是傳統(tǒng)陶瓷加工中存在的一個(gè)顯著問題，尤其在手持打磨這一環(huán)節(jié)。手持打磨是一項(xiàng)相對(duì)繁瑣和耗時(shí)的任務(wù)，操作人員需要逐個(gè)對(duì)陶瓷制品進(jìn)行打磨，這不僅耗費(fèi)大量人工勞動(dòng)力，而且生產(chǎn)效率較低，無法滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高效生產(chǎn)的需求。手持打磨容易受到人為因素的影響，如操作者技能水平、疲勞度等，由于是手工操作難以保持一致的打磨力度和速度，會(huì)導(dǎo)致陶瓷制品的修邊效果不一致，甚至出現(xiàn)誤差。手持打磨要求操作員具有高水平的技能和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于新手或技能水平較低的操作員而言，可能難以保證打磨的質(zhì)量，容易引入人為因素的變異。手持打磨無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，難以應(yīng)對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)的需求，在現(xiàn)代制造業(yè)追求自動(dòng)化和數(shù)字化的趨勢(shì)下，傳統(tǒng)的手工打磨方式顯得相對(duì)滯后。手持打磨存在一定的安全隱患，尤其是對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間操作的工人，使用機(jī)械化設(shè)備可以減少人為因素對(duì)工人的影響，提高工作安全性。在批量生產(chǎn)場(chǎng)景下，手持打磨的方式無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，其限制了生產(chǎn)的規(guī)模和速度，增加了生產(chǎn)成本。

3坯體修邊裝置的結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵組成部分

新型陶瓷加工用坯體修邊裝置的設(shè)計(jì)包含了多個(gè)關(guān)鍵組成部分，這些部分協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷坯體的高效修邊（整體結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示）。底座提供了整個(gè)裝置的穩(wěn)定支撐，是其他組件的基礎(chǔ)，承軸承載放置臺(tái)，使得放置臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)，通過承軸的旋轉(zhuǎn)裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷坯體的整體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。支架安裝在放置臺(tái)兩側(cè)，提供額外的支撐和穩(wěn)定性，確保陶瓷坯體在修邊過程中的穩(wěn)定性，第一電動(dòng)伸縮桿通過伸縮運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)修邊刀具進(jìn)行左右運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷坯體邊緣的修邊。固定夾安裝在第一電動(dòng)伸縮桿的一側(cè)，用于將陶瓷坯體牢固固定在放置臺(tái)上，確保修邊過程中的穩(wěn)定性，立柱安裝在底座上，具有凹槽提供支持和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的功能。凹槽位于立柱內(nèi)部，用于引導(dǎo)和支持轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)，確保轉(zhuǎn)軸在垂直方向上的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸固定在凹槽底部，通過其他組件傳遞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)放置臺(tái)和陶瓷坯體的旋轉(zhuǎn)，螺旋桿通過電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)滑塊上下運(yùn)動(dòng)，通過滑塊的運(yùn)動(dòng)傳遞動(dòng)力?；诼菪龡U上做上下運(yùn)動(dòng)，通過與第二電動(dòng)伸縮桿的連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)修邊刀具的上下運(yùn)動(dòng)，第二電動(dòng)伸縮桿通過伸縮運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)修邊刀具進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷坯體的修邊。修邊刀具安裝在第二電動(dòng)伸縮桿的一側(cè)，用于對(duì)陶瓷坯體進(jìn)行修邊操作，確保修邊的精準(zhǔn)度和效率。

4坯體修邊裝置的設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)新點(diǎn)

4.1機(jī)械化程度提高的設(shè)計(jì)理念

引入電動(dòng)伸縮桿、螺旋桿和滑塊等自動(dòng)化組件，使坯體修邊過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，減少了對(duì)人工操作的需求，提高了整個(gè)修邊過程的機(jī)械化程度。通過自動(dòng)的上下和左右運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定、準(zhǔn)確地進(jìn)行修邊，降低了人為因素的干擾，從而提高了效率和一致性。采用承軸、轉(zhuǎn)軸、螺旋桿等多軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了陶瓷坯體的多維度旋轉(zhuǎn)和修邊，這種多軸協(xié)同的設(shè)計(jì)提高了裝置的靈活性，使得修邊刀具可以更全面地覆蓋陶瓷坯體的表面，增強(qiáng)了修邊的全面性和精細(xì)度。通過承軸和轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了坯體在修邊過程中的全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，這有助于確保修邊刀具均勻地作用于整個(gè)陶瓷坯體表面，提高了修邊的均勻性和一致性，全自動(dòng)的坯體轉(zhuǎn)動(dòng)也使得修邊過程更為高效，適應(yīng)了大規(guī)模生產(chǎn)的需求。這些設(shè)計(jì)理念使得坯體修邊裝置不僅實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制，還通過多軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)和全自動(dòng)化坯體轉(zhuǎn)動(dòng)，提高了修邊的全面性、精細(xì)度和生產(chǎn)效率，其是朝著提高機(jī)械化程度的目標(biāo)邁出的重要一步。

4.2打磨精準(zhǔn)度和效率提高的創(chuàng)新點(diǎn)

引入第一電動(dòng)伸縮桿和第二電動(dòng)伸縮桿，通過伸縮運(yùn)動(dòng)分別驅(qū)動(dòng)修邊刀具的左右和上下運(yùn)動(dòng)，這一自動(dòng)化修邊刀具的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)陶瓷坯體修邊的高精準(zhǔn)度控制，自動(dòng)控制降低了人為因素的干擾，避免了手工操作可能引入的誤差，從而提高了修邊的精準(zhǔn)度。通過螺旋桿的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)滑塊上下運(yùn)動(dòng)，滑塊與第二電動(dòng)伸縮桿相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)修邊刀具的上下運(yùn)動(dòng)控制，這種協(xié)同運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)使得修邊刀具在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)更加靈活，能夠更精細(xì)地調(diào)整修邊的深度，提高了修邊的精準(zhǔn)度。引入內(nèi)部的泥塊收集系統(tǒng)，通過通孔和收集箱的結(jié)構(gòu)，方便收集修邊過程中掉下來的泥塊，這一創(chuàng)新點(diǎn)不僅提高了工作環(huán)境的整潔度，還減少了后續(xù)清理工作的時(shí)間，通過泥塊的自動(dòng)收集提高了整體工作效率。設(shè)計(jì)注重機(jī)械化程度的提高，使得裝置更適應(yīng)批量生產(chǎn)，適應(yīng)了大規(guī)模生產(chǎn)的需求，這樣的創(chuàng)新點(diǎn)使得裝置更為經(jīng)濟(jì)高效，適用于工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境。

5坯體修邊裝置的有益效果

5.1坯體修邊過程中的運(yùn)作流程

一是，自動(dòng)化流程。裝置啟動(dòng)后，電動(dòng)伸縮桿開始運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)修邊刀具的左右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，螺旋桿開始旋轉(zhuǎn)，通過滑塊的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)修邊刀具的上下運(yùn)動(dòng)，第一電動(dòng)伸縮桿和第二電動(dòng)伸縮桿的協(xié)同工作使得修邊刀具實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)，覆蓋整個(gè)陶瓷坯體表面。修邊刀具的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制降低了對(duì)操作人員的技能要求，使修邊過程更為穩(wěn)定、精準(zhǔn)，減少了人為因素對(duì)修邊精準(zhǔn)度的影響。二是，全自動(dòng)坯體轉(zhuǎn)動(dòng)。承軸和轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)使得整個(gè)坯體在修邊過程中實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，坯體的全自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)確保了修邊刀具能夠均勻地作用于整個(gè)陶瓷坯體表面，提高了修邊的均勻性和一致性，這種全自動(dòng)的坯體轉(zhuǎn)動(dòng)流程使修邊刀具能夠在不同方向上全面覆蓋，確保修邊的全面性和高效性。三是，自動(dòng)泥塊收集。在修邊過程中，掉落的泥塊通過通孔進(jìn)入泥塊收集系統(tǒng)，通孔的位置設(shè)計(jì)使得泥塊能夠被順利收集并通過收集箱進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)收集箱內(nèi)泥塊滿時(shí)，操作人員可以方便地抽出收集箱，倒出泥塊然后將收集箱推回原位，提高了工作環(huán)境的整潔度，減輕了清理的負(fù)擔(dān)，從而提高了整體工作效率。

5.2機(jī)械運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)的修邊效果

通過電動(dòng)伸縮桿的伸縮運(yùn)動(dòng)，修邊刀具實(shí)現(xiàn)左右運(yùn)動(dòng)，通過螺旋桿的旋轉(zhuǎn)和滑塊的上下運(yùn)動(dòng)，修邊刀具實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，這一機(jī)械運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了修邊刀具的高精準(zhǔn)度控制，電動(dòng)伸縮桿和螺旋桿的協(xié)同工作，使修邊刀具在水平和垂直方向上的運(yùn)動(dòng)更為精細(xì)、準(zhǔn)確。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)性有助于確保修邊刀具對(duì)陶瓷坯體進(jìn)行精確修邊，減少了手工操作引入的誤差，提高了修邊的一致性和精準(zhǔn)度。多軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，包括承軸、轉(zhuǎn)軸、螺旋桿等，使修邊刀具能夠更全面地覆蓋陶瓷坯體的表面，承軸和轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)坯體全自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)螺旋桿的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滑塊上下運(yùn)動(dòng)，確保修邊刀具能夠覆蓋坯體表面的各個(gè)部位，這種機(jī)械運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)確保了修邊的全面性，使得整個(gè)陶瓷坯體表面都能夠受到均勻的修整，提高了修邊的效果和質(zhì)量。

5.3坯體轉(zhuǎn)動(dòng)修邊過程中的穩(wěn)定性提高

坯體在修邊過程中通過承軸和轉(zhuǎn)軸的全自動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，承軸的設(shè)計(jì)提供了穩(wěn)定的軸心支撐，轉(zhuǎn)軸的固定確保了坯體的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。這種全自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性有助于確保修邊刀具均勻地作用于整個(gè)陶瓷坯體表面，避免了因不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的修邊不均勻現(xiàn)象。通過滑塊和電動(dòng)伸縮桿的協(xié)同工作，確保了修邊刀具在運(yùn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定性，滑塊的上下運(yùn)動(dòng)由螺旋桿的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)，電動(dòng)伸縮桿的伸縮控制左右運(yùn)動(dòng)，使得修邊刀具的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且可控，這有助于避免修邊刀具在修邊過程中產(chǎn)生左右晃動(dòng)，提高了修邊的效率和修邊刀具的使用壽命。

6結(jié)論

綜上所述，陶瓷加工用坯體修邊裝置在提高機(jī)械化程度、精準(zhǔn)度和效率方面有顯著的創(chuàng)新成果，為陶瓷批量生產(chǎn)提供了可靠的解決方案。未來，需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)該裝置，以滿足不同陶瓷加工需求，推動(dòng)陶瓷加工技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]徐晗，譚聰，沈國浪，李曉高，王興國，張銀龍.陶瓷坯體的旋轉(zhuǎn)超聲輔助加工實(shí)驗(yàn)研究[J].陶瓷學(xué)報(bào)，2023，44（05）：988-994.

[2]薛會(huì)民，張松林.軸承陶瓷球研磨加工技術(shù)研究進(jìn)展[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2023，23（23）：9775-9784.

[3]董華超，孫林平.陶瓷主活塞體磨削加工技術(shù)[J].金屬加工（冷加工），2023，（06）：18-22.

[4]邢政鵬，朱杉，孫增光，姜立平，王長(zhǎng)征，謝青松，胡春玲，王世博.工業(yè)陶瓷精密加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2020，41（05）：331-340.

[5]習(xí)成蓀，盧射雕.陶瓷坯體數(shù)控雕刻加工技術(shù)分析[J].陶瓷，2020，（10）：92-93.