砂帶磨削工藝簡介

| 維普資訊 #| 維普資訊 #| 維普資訊 #| 維普資訊 砂帶磨削工藝簡介制造本部總裝分廠胡安祖摘要：簡單介紹了砂帶磨削的加工工藝。 關(guān)鍵詞：機械加工 磨削 磨球 砂帶#| 維普資訊 #| 維普資訊 1概述砂帶磨削經(jīng)過近三十年的發(fā)展，現(xiàn)已成為一 項校完整且自成體系的新的加工技術(shù)。因其加工 效率高、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強、使用成本低、操柞 安全方便等特點而深受用戶親睞。在國外，砂帶 燔削技術(shù)已有了很大的進步，其加工對象和應(yīng)用 領(lǐng)域日趨廣泛，它幾乎能加工所有的工程材料，從 一般日常生活用具到大型宇航器具無所不可應(yīng) 用，并已成為獲取顯著經(jīng)濟效益的一種重要手段。2磨削原理磨粒在磨具上排列的間距和高低都是隨機分 布的磨粒是一個多面體其每孑棱角都可看作是 -個切削刃頂尖角大致為90。72叭尖端是半 徑為幾微米至幾十微米的圓弧。經(jīng)精細修整的磨 具其磨粒表面會形成一些微小的切削刃,稱為微 刃。燔粒在磨削時有較大的負前角*其平均值為 6曠左右。磨粒的切削過程可分3個階段。2A 滑擦階段:磨粒開始擠人工件，滑擦而過"工 件表面產(chǎn)生彈性變形而無切屑O2.2耕犁階段:磨粒擠人深度加大，工件產(chǎn)生塑 性變形，耕犁成溝槽.磨粒兩側(cè)和前端堆髙隆起； 2.3切削階段：切人棵度繼續(xù)增大溫度達到 或超過工件林料的臨界溫度部分工件材料明 顯地沿剪切面滑移而形成磨眉。根據(jù)條件不 同，磨粒的切削過程的3個階段可以全部存在， 也可以部分存在。磨屑的形狀有帶狀、擠裂狀 和熔融的球狀等可據(jù)以分析各主要工藝參數(shù)、砂磨削原理圖輪特性、冷卻潤滯條件和磨料的性能等對磨削過 程的影響、從而尋求提高磨削表面質(zhì)璟和磨削效 率的措施。大多數(shù)情況下磨削是最終加工工序，因此 直接決定工件的質(zhì)量°磨削力造成磨削工藝系 統(tǒng)的變形和振動，磨削熱引起工藝系統(tǒng)的熱變 形，洌者都影響磨削精度"磨削表面質(zhì)量包括 表面樹糙度、波紋度、表層材料的我馀應(yīng)力和熱 損傷（金相組織變代、燒傷*裂綻幾影響表面粗 槌度的主要因素是磨削用繪、磨具特性、砂輪表 面狀態(tài)（也稱砂輪地形圖）、切削液、工件材質(zhì)和 機床條件等。產(chǎn)生表面波紋度的主要原因是工 藝系統(tǒng)的振動乜由于磨削熱和塑性變形等原 因磨削表面會產(chǎn)生殘馀應(yīng)力。殘餘圧應(yīng)力可 提高工件的疲勞強度和壽命；殘馀拉應(yīng)力則會 降低疲勞強度，當殘馀拉應(yīng)力超過材料的強度 極限時，就會出現(xiàn)磨削裂紋。磨削過程中因塑性 變形而發(fā)生的金屬強化悴用，使表面金屬顯微硬 度明顯增加，但也會因磨削熱的彫響，使強化了的 金屬發(fā)生弱化。例如砂輪飩化或切削液不充分， 在磨削表面的一定深度內(nèi)就會岀現(xiàn)回火軟化區(qū)，使表面質(zhì)量下降，同時在表面出現(xiàn)明顯的褐色或 黑色斑痕，稱為磨削燒傷。3砂帶磨削的特點3.1砂帶詹削是-種彈性瞻削，是一種具有磨 削、研磨、拋光多種作用的復合加工工藝。砂帶上的磨粒比砂輪磨粒具有更強的切削能 力，所以其磨削效率非常髙。砂帶磨削效率高表 現(xiàn)在它的切除率、磨削比（切除工件重量與與磨料 曆損重量之比）和機床功率利用率三個方面都很 高。目前已知的砂帶磨削對鋼材的切除率已達到 700mm3/mm斗甚至超過了車削或鐵削等°砂帶 的磨削比大大超過了砂輪，高達300:1,甚至400： 而砂輪才30：1d砂帶磨床的功率利用率，遠在 砂帶磨削發(fā)展初期就已達到80%，領(lǐng)先于其它機 床*而今則高達96%,相比之下砂輪磨怵只有 52%，銃床57%，車床殆嗚，所以砂帶磨削還是一 種很好的節(jié)能加工技術(shù)。3-2砂帶磨削系統(tǒng)餐動小且穩(wěn)定性好。由于砂帶本身質(zhì)量輕，其磨削工藝結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 的平衡狀態(tài)易于控制、所有的回轉(zhuǎn)部件（如接觸 輪、驅(qū)動輪、張緊輪等）磨損極小，不會出現(xiàn)象砂輪 那樣的動不平衡因素。此外，砂帶的彈性磨削效 應(yīng)能夠大大減輕或吸收磨削時產(chǎn)生的震動和沖 擊0磨削速度穩(wěn)定，砂帶驅(qū)動輪不會象砂輪一樣 越Ig直徑越小速度越慢。33砂帶磨削工件表面質(zhì)量高主要表現(xiàn)在表面 粗糙度值小.殘余應(yīng)力狀態(tài)好，以及表面無微觀裂 紋或金相組織變化等現(xiàn)象。3.t從表面粗糙度來看*砂帶磨削且前已可達 RaO.Olmm,達到了鏡面磨削的效果*而對于粗糙 度值在RaO. 1mm以上的情況，則非常容易達到& 3.3.2砂帶磨削工件表面殘余應(yīng)力多呈壓應(yīng)力狀 態(tài)，其值一般在-60而砂輪磨削則 多是張應(yīng)力,所以砂帶磨削非常有利于強化工件 表面，提高工件疲勞強度中3.3.3砂帶磨削精度高。由于砂帶制作質(zhì)量和砂 帶磨床生產(chǎn)水平的提髙，砂帶磨削早已跨入精密 和超精密加工的行列，最高精度已達到疫lmm以 下。3.4砂帶磨削成本低。砂帶磨削設(shè)備簡單與砂輪磨床相比砂帶 曆床簡單得多，這主要是因為砂帶質(zhì)園輕，磨削力 小，磨削過程中謹動小對機床的剛性及強度耍求 都遠低于砂輪磨床。3.5砂帶磨削操作簡便，輔助時間少不論是手動還是機動砂帶磨削丫其操作都非 常簡便。從更換調(diào)整砂帶到被加工工件的裝夬, 這一切都可以在很短的時間內(nèi)完成-砂帶磨削比 大機床功率利用率高切削效率高。這使得切除 同等重員或體積的材料所消耗的工具和能源費用 減少，占用時間短口3.6砂帶磨削非常安全，噪音和粉塵小+且易于控 制+環(huán)境效益好°由于砂帶本身質(zhì)量很輕，即使斷裂也不會有 傷人的危險。砂帶磨削不象砂輪那樣脫砂嚴重, 特別是干磨時，磨屑構(gòu)成主要是被加工工件的材 料很容易回收和控制粉塵。由于采用橡膠接觸 輪砂帶磨削不會象砂輪那樣形成對工件的剛性 沖擊，故加工噪音很小*通常70dBo由此可見， 從環(huán)保角度親看砂帶磨削也是十分值得推廣的O 3.7砂帶磨削工藝靈活性大、適應(yīng)性強。砂帶磨削可以十分方便地用于平面、內(nèi)、外圓 和靈雜曲面的磨削&設(shè)計一舍砂帶磨頭裝置作為 功能部件町以裝在車床上進行車后磨削*也可以 裝在刨床上使用，同時還可以設(shè)計成各種專用的 曆床。利用砂帶磨削的這種特性能夠很容易地解 決一些難加工零件、如趙長、超大的軸類和平面零 件的精密加工&砂帶的基材、磨料、粘結(jié)劑均有很大的選擇范 圍能適應(yīng)各種用途的需要。砂帶的粒度、長度和 寬度也有各種規(guī)格.并有程狀、環(huán)狀等多沖形式可 供選用口對同一種工件，砂帶磨削可以采用各種不同 的磨削方式和工藝結(jié)構(gòu)進行加工。3丄 砂帶磨削的應(yīng)用范圍扱其廣泛。砂帶優(yōu)越的磨削性能和靈活的工藝特性決定 了它具有極其廣眨的應(yīng)用范圍，從日常生活到工 業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)砂帶磨削幾乎遍及所有領(lǐng)域。 其應(yīng)用形式之多樣,范圍之廣疙是其它任何一種加工方送所不能出擬的。具體表現(xiàn)在：3-1砂帶磨削幾乎能磨削一切工程材料°除了砂輪陪削能加工的材料外其還可以加 工諸如銅、鋁等有色金屬和木材、皮革"塑料等非 金屬軟材料。特別是砂帶磨削的冷態(tài)"磨削效 應(yīng)使之在加工耐熱難燐削材料時更顯岀獨特的優(yōu) 勢。砂帶磨削能夠加工表面質(zhì)量屋精度要求髙的 各種形狀的工件。砂帶霹削不但可以加工常見的 平面、內(nèi)外圓表面的工件，還能以扱高的效率加工 表面質(zhì)量及精度要求都較奇的大型或異型件。 3+8.2大面積板材的拋磨加工*砂輪的寬度最大僅1000mm”而砂帶可以做到 2500mm以上“目前已知最寬的砂帶磨床所使用 的砂帶寬達490Ommo實際使用中砂帶磨削常見 的加工寬度為502000mmt加工厚度0. 4 150mmo其生產(chǎn)率高達1000m2/ho這種寬砂帶Iff 削可廣泛用于鋼板、不銹鋼板、硅鋼片、輪板、銅 板、刨花板、膠合板、中密度纖維板、皮革.絕緣板、 陶瓷板成及宇航器具、艦船和核物理研究裝置上 使用的各沖高精度低粗糙度的大型板材等的表面 加工。發(fā)動機變速箱體斷面等斷續(xù)平面的精密加 工也可以用寬砂帶磨削一次成形，并能保證比傳 統(tǒng)銃、刨加工的表面有更好的密封性 3-83金屬帶材或線材的連續(xù)拋磨加工。由于寬砂帶晤削的發(fā)展文使薄型帶材在整牛 寬度上都有相同的磨削條件，不至于岌生局部受 力il大*產(chǎn)生應(yīng)力變形，故褂扎鋼帶、銅、鋁帶及其 它合金帶材等的表面都適合于用砂帶連續(xù)拋磨。 其加工寬度為600 2100,加工厚度0 1 2+ 2m叫表面粗糙度值Ra3.2 -0. 1mm,帶材運行速 度為3行星式砂帶磨削為不銹鋼或其它材料的成卷線材的拋磨提供了一種十分有效和 經(jīng)濟的加工方法。乳眾4長徑比很大的工件內(nèi)、外圓拋磨?，F(xiàn)代工業(yè)中的各種大型的、長徑比很大的軸 類工件的外圓和管類工件的內(nèi)圓表面的加工利用 砂帶磨削十分方便。一般可在大型標準設(shè)備上增 加一個砂帶磨削裝置便可實現(xiàn)°批量大的則可釆 用專用的砂帶磨床“如大型發(fā)電機轉(zhuǎn)子、軋規(guī)、造 紙烘缸等工件的外圓和汽甑、石油管道、壓力容器 等工件的內(nèi)圓表面加工。3.8.5復雜異型工件的拋磨。曲面工件的成型瞎削，難度較大。然而利用 砂帶的柔性可方便地加工各種復雜曲面*曲率半 徑儀為號mm的內(nèi)圓角，砂帶亦可對其進行拋磨。 如飛機發(fā)動機頁片"蠢輪機葉片s導航葉片、聚光 鏡燈碗、反肘鏡、餐具、手柄、水曖器具等等都可用 砂帶進行高效率高展城的拋磨加工°4結(jié)束語砂帶磨削設(shè)備形式多樣，品種繁多。其可在 各種通用型砂帶磨削設(shè)備上進行.通用型砂帶磨 削設(shè)備小的有手提式砂帶機、萬能砂帶機、臺式砂 帶機;大的有外圓砂帶磨床、平面砂帶磨床、無心 砂帶磨床和內(nèi)圓砂帶磨床等等。專用的砂帶燔床 有凸輪軸砂帶仿形磨床、工業(yè)罐休砂帶拋驟機、汽 車輪胎鋼圈端面砂帶拋磨機、摩托車油箱砂帶拋 膳機茂用不銹鋼星盆發(fā)邂機等。砂帶磨削作為 一種加工技術(shù)，已經(jīng)受到人們?nèi)找鎻V泛的重視，得 到了迅遽發(fā)展°參考文獻1K機械制造工藝學H第四次修訂）王啟平 主編，哈爾濱工業(yè)大學岀版社2 金屬切削原理及刀具戰(zhàn)建中、周志明主 編，機械王業(yè)出版社*20063 機械加工工藝師手冊，楊叔子主編機 械工業(yè)岀版社,20024 現(xiàn)代磨削技術(shù)李伯民等壬編，機械匸業(yè) 岀版社,200337