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点击次数:  更新时间:2017-06-30  【打印此页

   砂带磨削技术的产生

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    砂带磨削属于涂附磨具(俗称砂纸、砂布)磨削的一种形式,早在1760年,世界上就出现了第一张砂纸,但当时仅局限于手工操作。直到19001910年才进入机械使用砂纸和砂布的时代,并首次以环状带形方式应用于木材行业,这种采用环状带形砂布的机械磨削方式即为砂带磨削的雏形。1930年后,砂带磨削逐步向金属加工方面发展,第二次世界大战中,美国率先在兵器制造中使用砂带磨削,取得明显效果。1950初,静电植砂的方法的出现把砂带磨削推向了一个新的阶段,砂带磨削应用逐渐普遍。以后欧洲几个工业国和日本也相继开展了砂带磨削技术的研究和应用,砂带磨削技术随之逐渐发展成为一个门类齐全、技术体系较为完整和独立的加工技术领域。

    砂带磨削的基本要素和特征

(1)砂带

    砂带是特殊形态的多刀、多刃切削工具,其切削功能主要由黏附在基底上的磨粒来完成。作为单颗磨粒的切削行为,可以把它比喻为一般切削加工刀具的微型体的切削行为。砂带作为一种单层磨料的磨具,由磨料、基体材料三要素组成。在具有可挠性且较为平坦的布料或纸料基体表面上,平整地排列着长径立起的磨粒,靠粘结剂和基体材料保持可挠性和弹性。作为涂附磨具的主要品种,其性能是由各部分要素的组成各异,使得砂带这种涂附磨具的性能可满足各种工件材料在不同加工条件下进行磨削加工的要求,同时也形成了砂带磨削区别于砂轮磨削和其它涂附磨具磨削的诸多特点。

(2)张紧张(或张紧结构)

    如同平皮带机械传动原理一样,要让砂带稳定地作磨削运动,仅有驱动轮不行,还必须要有张紧轮使砂带紧张,形成一定的初张力。

(3)接触轮

    支撑砂带并使之紧贴被磨工件实现磨削的基本条件。砂带以何种方式接触工件进行磨削,是砂带磨削的一个十分重要的因素。

(4)驱动轮(或驱动机构)

    驱动轮是驱动砂带运动进行磨削过程中为达到磨削目的所必须满足的基本条件。它可以是张紧轮或接触轮兼用,也可以是单独的一个驱动轮。

(5)磨削参数

    指砂带磨削过程中未达到磨削目的所必须满足的基本条件。它包含了砂带的削线速度v、工件进给速度v、磨削深度a等。

(6)磨削对象

即被加工工件。

2.砂带磨削的基本特征

    砂带磨削是由砂带、驱动轮、张紧轮、接触轮磨削参数以及工件所构成的一个加工过程,其基本特征可以概括为:将砂带套在张紧轮和接触轮的外表面上,是砂带张紧并运动;根据工件形状和加工要求以相应的接触方式和一定的磨削参数对工件进行磨削和抛光。

砂带磨削去除工件表面材料的基本过程是:磨粒在与工件表面的相对运动中,磨粒和工件表面间产生一定的干涉。按干涉的程度,可将其划分为三个不同的阶段。

(1)滑擦

    砂带刚开始接触工件,干涉很少,磨粒只摩擦工件表面,起“滑擦”作用。此时磨粒在工件上的摩擦将产生切除材料的弹性和塑性变形。

(2)耕犁

    随着机床进给、切削厚度的增加,干涉增大,这时磨粒在工件表面上犁出“刻线”,称为“耕犁”。此时工件材料产生塑性流动,材料产生一个挤压性的运动,而从磨粒下方向的前面和两侧挤出,同时切除少量材料。

(3)切削

    在一定压力的作用下,当有足够的干涉并伴随一定的切削温度时,开始真正的“切削”,此时在滑动磨粒前方的工件材料产生断裂而形成切削,以此达到去除工件表面材料的目的。砂带上的众多磨粒,在与工件接触的瞬间,一部分磨粒进行切削,另一部分犁出沟槽,还有一些只起滑擦作用,甚至同一颗磨粒的不同部位以及同一部位在不同的加工时间犁所起的作用也不相同。除此之外,砂带的旋转运动又起了擦净切削作用,将前进者的磨粒前方的切削清除干净。周而复始,形成了完整的砂带磨削过程。

1.1.3砂带的基本形式

    砂带作为涂附磨具的一种形式,一方面,常规涂附磨具磨削的基本方式砂带磨削同样都能实现。另一方面,由于砂带是涂附磨具更高层次的体现,因而其磨削的方式就显得更加丰富多彩。从不同的角度,砂带磨削的应用方式不同。以下是常见的应用方式。

按基本结构形式,砂带磨削可以分为 闭式和开式两类。开式砂带磨削多用于精密和超精密加工,采用这种方式,由于砂带是以成卷形式应用,因而砂带的使用周期长,可以省去许多换带的时间。闭式砂带磨削在高效强力磨削和精密磨削两方面都有极为广泛的应用,是砂带磨削的主流。闭式和开式砂带磨削均可进行外圆、内孔、平面和型面等各种表面加工,应用范围十分广泛。在这两大类方式中又可以分为接触轮式、压磨板式和自由式等磨削方式。

1.接触轮式

    砂带通过接触轮与工件接触进行磨削。可用于加工工件的外圆、内孔、平面,还可以将接触轮制成一定的形状对工件曲面进行成形加工。若采用浮动接触轮磨削还可用与对不规则型面的随行加工。

2.压磨板式

    磨削时砂带通过压磨板与工件接触。压磨板起加压作用,一般用于平面加工,可增大接触面积,提高磨削效率和工件几何精度,特别是平面度。在压磨板与砂带之间加有一层具有弹性的填充材料和耐磨衬垫,这种磨削方法目前多用于片状零件去除平面毛刺和飞边,也可用于诸如卷带、薄片材料的抛光加工。

3.自由式

    工件直接与柔性的砂带接触,不用任何物体支撑砂带,利用砂带张紧后自身的挠性对工件进行磨削或抛光。这种方式在一定范围内很容易适应工件的轮廓,尤其对不规则形状的工件。多用于加工外成型表面和倒棱、去毛刺抛光等工序。大多数情况下,自由式砂带磨削的材料切除率较小,但抛光的效果较好。接触带多采用类似于平皮带或其它传动带的形式,当其被张紧后中间悬空部分比单一的砂带张力要大,对工件的磨削压力增大,材料切除率随之增大。

    实际工程应用中,上述三种形式并非孤立地被采用,而是结合具体加工情况,将一种、两种甚至三种复合在一台设备上使用,进而充分发挥砂带磨削的多重作用。采用接触轮式与压磨板式复合形式,综合了接触轮和磨削效率高和压磨板式平面磨削净、度高的优点。

    砂带磨削可以分为手动磨削和机动磨削。按磨削力的外加方式,砂带磨削还可以分为恒力磨削和恒切除率磨削。所谓恒力磨削,实在砂带在磨削过程中与工件始终保持恒定的磨削力(即接触压力)。管材、棒材外圆表面的打磨抛光,工业压力容器内壁打磨与整体抛光等都属于这类。而恒切除率磨削是指在这个磨削过程中砂带磨削去除材料在每一个单位时间内都是恒定的,也称恒进给量磨削。其值得大小取决于磨削深度和工件在纵横两个方向的进给量,按给定磨削参数进行的平面磨削,内、外圆磨削等都是恒切除率磨削形式。此外,按磨削过程中有无冷却液,砂带磨削还可以分为干磨和湿磨。

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