砂帶磨削技術(shù)在工程機械行業(yè)的應(yīng)用
2014/8/1 10:07:24
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詳細(xì)介紹
摘要：介紹砂帶磨削技術(shù)的概況及其特點，論述砂帶磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：砂帶磨削裝置
在工程機械行業(yè)中，一些要求較高的長軸類零件傳統(tǒng)的加工工藝一般為粗車一精車一粗磨一精磨幾道工序，零件加工表面的精加工主要依靠在外圓磨床上用砂輪磨削來實現(xiàn)。而對于一些長徑比很大的細(xì)長桿件，如各類液壓缸的活塞桿，采用普通砂輪磨削就會受到加工范圍的限制，砂帶磨削正以其顯著的優(yōu)勢而嶄露頭腳。
1 概述
砂帶磨削工藝，就是將環(huán)形砂帶套在接觸輪和張緊輪的外圓上，在張緊的狀態(tài)下，使高速旋轉(zhuǎn)的砂帶表面與工件的加工表面相接觸，并在一定的壓力作用下，以產(chǎn)生的相對摩擦運動（切削運動）對工件表面進(jìn)行磨削加工的一種工藝方法。砂帶磨削分為輪壓式和帶壓式兩種方法，如圖1所示。
對于輪壓式磨削法，即接觸輪施壓于工件表面上，此時接觸輪與工件的軸間距A＝1/2（D＋d）此種磨削方式由于接觸壓力大，單位時間內(nèi)金屬的去除量大，效率高，因而適用于內(nèi)、外圓表面和平面的粗、精磨削。對于帶壓式磨削法，即用砂帶施壓于工件磨削表面，此時因張緊輪支架向工件方向傾斜了一個角度α，接觸輪與工件軸間距互A′>1/2（D＋ d）。與輪壓式磨削法相比，帶壓法的接觸壓力較小，單位時間內(nèi)去除的金屬量亦小，主要用于磨削圓弧面、圓錐面和其它異形表面，尤其以精加工拋光為主。
砂帶和砂輪一樣，同屬于一種多齒微刃型切削工具，其加工特性基本相同，所不同的只是形狀各異而已。
2 目前的發(fā)展?fàn)顩r
在國外，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家由于各種類型砂帶磨床的迅速發(fā)展，砂帶磨削的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了用于除銹、粗磨、拋光等范圍，其加工效率為砂輪磨削的5～20倍，加工質(zhì)量可與一般常規(guī)的磨削方法相媲美，加工精度已接近或達(dá)到與砂輪磨削相同的水平，而機床功率的利用率卻比任何金屬切削機床都高，其應(yīng)用范圍遍及各個行業(yè)，幾乎對所有材料（如木材、橡膠、各種金屬）都可進(jìn)行磨g帥0工。據(jù)有關(guān)資料介紹，美國每年的砂輪與砂帶產(chǎn)量之比約為1：1。在著名的工程機械企業(yè)CaterPiller公司，砂帶磨削就占有重要的地位。
在國內(nèi)，一些砂帶生產(chǎn)廠家如鄭州白鴿集團（即中國第二砂輪廠）、上海砂輪廠等都相繼引進(jìn)了高壓靜電植砂新工藝，保證了磨粒在砂帶表面的“定向排列”，使砂帶具有良好的鋒利性。同時，隨著粘結(jié)劑的發(fā)展，耐水耐油的全樹脂強力砂帶的出現(xiàn)，使砂帶的磨削性能得到顯著提高。雖然目前我國各類砂帶磨床的型號尚不完備，但研制和使用一些砂帶磨削裝置是切實可行的。
3 砂帶磨削的特點
�。╨）砂帶磨削具有“快削法”之稱。砂帶磨削效率高，已達(dá)到銑削的10倍，普通砂輪磨削的5～20倍。
（2）砂帶磨削還具有“冷態(tài)”磨削之稱。由于加工時摩擦生熱少，且因磨粒散熱時間間隔長，可有效地減少工件變形和燒傷，加工精度一般可達(dá)到普通砂輪磨床的加工精度，有的尺寸精度已達(dá)到±0.005mm，最高可達(dá)到±0.0012mm。
（3）砂帶磨削具有“彈性”磨削之稱。由于砂帶磨削與工件是柔性接觸，具有較好的跑合和拋光作用，工件表面粗糙度可達(dá)Ra0.8～0.2μm。
�。�4）砂帶磨削設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，接觸輪極少磨損，可使砂帶保持恒速，傳動鏈短，機床功率利用率可達(dá)85%。
（5）輔助時間少。工件裝夾一次定位后，可多次更換砂帶完成全部加工，無需象砂輪那樣進(jìn)行平衡及修整工作。
�。�6）適應(yīng)性強，操作簡單，安全可靠。
4 砂帶磨削裝置的主要結(jié)構(gòu)及磨削用量
砂帶磨削裝置有幾種不同的結(jié)構(gòu)。一種是由電機輸出軸直接傳動砂帶的裝置，另一種是由電機經(jīng)磨削主軸傳動砂帶的裝置，還有一種是供內(nèi)圓磨削使用的裝置。
對于第一種裝置，它的特點是接觸輪直接安裝并固定在具有1：5錐度的電機輸出軸上，該裝置具有砂帶張緊及快換操縱機構(gòu)，參見圖2。因為這種磨削裝置可以借助夾持架安裝在多種金屬切削機床上進(jìn)行磨削加工，故稱其為通用砂帶磨削裝置。
在這種裝置中，張緊輪和接觸輪宜采用質(zhì)地均勻的尼龍材料制成。由于接觸輪和張緊輪都是高速旋轉(zhuǎn)的零件，張緊輪的轉(zhuǎn)速可達(dá)5000r/ min以上，為保證安全并提高整個裝置的工作平穩(wěn)性，加工后應(yīng)對這兩種零件進(jìn)行動平衡試驗，力求將不平衡重減到最小。
砂帶的線速度受允許的最大極限限制，一般選為25m/s。工件每轉(zhuǎn)砂帶沿工件軸線的縱向進(jìn)給量一般控制在砂帶寬度的一半以內(nèi)，精加工時可適當(dāng)減少一些。另外，磨粒的粒度與磨削的表面粗糙度有直接關(guān)系，粒度越小，磨削后的表面粗糙度數(shù)值越低。使用時，應(yīng)保證有充足的冷卻潤滑液和相應(yīng)的除塵設(shè)備。
5 砂帶磨削的發(fā)展方向
與一般常規(guī)的加工方法相比較，砂帶磨削的確是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗的新穎的加工方法。同時，對于剛性較差的長軸或薄壁套筒零件，設(shè)計制造一些結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便的砂帶磨削裝置，安裝在通用機床上代替磨床來進(jìn)行高效的精加工是切實可行的。
在國外，砂帶磨削技術(shù)正在向以下方向發(fā)展：
（1）機床功率不斷增大。 200kw以上的砂帶磨床已經(jīng)出現(xiàn)。
（2）提高砂帶速度。正在進(jìn)行100m/s以上高速砂帶磨床的研制。
�。�3）則增大砂帶的寬度，提高加工效率，最寬已達(dá)4．9m以上。
�。�4）延長砂帶的使用壽命。已從初期的2～4h提高到目前的8-12h。
�。�5）隨著砂帶磨削的磨削用量不斷提高，單位時間內(nèi)的磨削量已能夠達(dá)到通用金屬切削機床單位時間內(nèi)的切削量，從而把砂帶磨削由精加工推向強力磨削的階段，并出現(xiàn)了以磨代車，以磨代銑和以磨代刨的趨勢。
隨著砂帶磨削工藝在國內(nèi)工程機械行業(yè)的不斷推廣使用，以及砂帶制造工藝的不斷完善和發(fā)展，必將出現(xiàn)種類更多的砂帶磨床和裝置�？梢灶A(yù)料，砂帶磨削工藝在工程機械制造業(yè)中必將得到應(yīng)有的重視和進(jìn)一步的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：砂帶磨削裝置
在工程機械行業(yè)中，一些要求較高的長軸類零件傳統(tǒng)的加工工藝一般為粗車一精車一粗磨一精磨幾道工序，零件加工表面的精加工主要依靠在外圓磨床上用砂輪磨削來實現(xiàn)。而對于一些長徑比很大的細(xì)長桿件，如各類液壓缸的活塞桿，采用普通砂輪磨削就會受到加工范圍的限制，砂帶磨削正以其顯著的優(yōu)勢而嶄露頭腳。
1 概述
砂帶磨削工藝，就是將環(huán)形砂帶套在接觸輪和張緊輪的外圓上，在張緊的狀態(tài)下，使高速旋轉(zhuǎn)的砂帶表面與工件的加工表面相接觸，并在一定的壓力作用下，以產(chǎn)生的相對摩擦運動（切削運動）對工件表面進(jìn)行磨削加工的一種工藝方法。砂帶磨削分為輪壓式和帶壓式兩種方法，如圖1所示。
對于輪壓式磨削法，即接觸輪施壓于工件表面上，此時接觸輪與工件的軸間距A＝1/2（D＋d）此種磨削方式由于接觸壓力大，單位時間內(nèi)金屬的去除量大，效率高，因而適用于內(nèi)、外圓表面和平面的粗、精磨削。對于帶壓式磨削法，即用砂帶施壓于工件磨削表面，此時因張緊輪支架向工件方向傾斜了一個角度α，接觸輪與工件軸間距互A′>1/2（D＋ d）。與輪壓式磨削法相比，帶壓法的接觸壓力較小，單位時間內(nèi)去除的金屬量亦小，主要用于磨削圓弧面、圓錐面和其它異形表面，尤其以精加工拋光為主。
砂帶和砂輪一樣，同屬于一種多齒微刃型切削工具，其加工特性基本相同，所不同的只是形狀各異而已。
2 目前的發(fā)展?fàn)顩r
在國外，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家由于各種類型砂帶磨床的迅速發(fā)展，砂帶磨削的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了用于除銹、粗磨、拋光等范圍，其加工效率為砂輪磨削的5～20倍，加工質(zhì)量可與一般常規(guī)的磨削方法相媲美，加工精度已接近或達(dá)到與砂輪磨削相同的水平，而機床功率的利用率卻比任何金屬切削機床都高，其應(yīng)用范圍遍及各個行業(yè)，幾乎對所有材料（如木材、橡膠、各種金屬）都可進(jìn)行磨g帥0工。據(jù)有關(guān)資料介紹，美國每年的砂輪與砂帶產(chǎn)量之比約為1：1。在著名的工程機械企業(yè)CaterPiller公司，砂帶磨削就占有重要的地位。
在國內(nèi)，一些砂帶生產(chǎn)廠家如鄭州白鴿集團（即中國第二砂輪廠）、上海砂輪廠等都相繼引進(jìn)了高壓靜電植砂新工藝，保證了磨粒在砂帶表面的“定向排列”，使砂帶具有良好的鋒利性。同時，隨著粘結(jié)劑的發(fā)展，耐水耐油的全樹脂強力砂帶的出現(xiàn)，使砂帶的磨削性能得到顯著提高。雖然目前我國各類砂帶磨床的型號尚不完備，但研制和使用一些砂帶磨削裝置是切實可行的。
3 砂帶磨削的特點
�。╨）砂帶磨削具有“快削法”之稱。砂帶磨削效率高，已達(dá)到銑削的10倍，普通砂輪磨削的5～20倍。
（2）砂帶磨削還具有“冷態(tài)”磨削之稱。由于加工時摩擦生熱少，且因磨粒散熱時間間隔長，可有效地減少工件變形和燒傷，加工精度一般可達(dá)到普通砂輪磨床的加工精度，有的尺寸精度已達(dá)到±0.005mm，最高可達(dá)到±0.0012mm。
（3）砂帶磨削具有“彈性”磨削之稱。由于砂帶磨削與工件是柔性接觸，具有較好的跑合和拋光作用，工件表面粗糙度可達(dá)Ra0.8～0.2μm。
�。�4）砂帶磨削設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，接觸輪極少磨損，可使砂帶保持恒速，傳動鏈短，機床功率利用率可達(dá)85%。
（5）輔助時間少。工件裝夾一次定位后，可多次更換砂帶完成全部加工，無需象砂輪那樣進(jìn)行平衡及修整工作。
�。�6）適應(yīng)性強，操作簡單，安全可靠。
4 砂帶磨削裝置的主要結(jié)構(gòu)及磨削用量
砂帶磨削裝置有幾種不同的結(jié)構(gòu)。一種是由電機輸出軸直接傳動砂帶的裝置，另一種是由電機經(jīng)磨削主軸傳動砂帶的裝置，還有一種是供內(nèi)圓磨削使用的裝置。
對于第一種裝置，它的特點是接觸輪直接安裝并固定在具有1：5錐度的電機輸出軸上，該裝置具有砂帶張緊及快換操縱機構(gòu)，參見圖2。因為這種磨削裝置可以借助夾持架安裝在多種金屬切削機床上進(jìn)行磨削加工，故稱其為通用砂帶磨削裝置。
在這種裝置中，張緊輪和接觸輪宜采用質(zhì)地均勻的尼龍材料制成。由于接觸輪和張緊輪都是高速旋轉(zhuǎn)的零件，張緊輪的轉(zhuǎn)速可達(dá)5000r/ min以上，為保證安全并提高整個裝置的工作平穩(wěn)性，加工后應(yīng)對這兩種零件進(jìn)行動平衡試驗，力求將不平衡重減到最小。
砂帶的線速度受允許的最大極限限制，一般選為25m/s。工件每轉(zhuǎn)砂帶沿工件軸線的縱向進(jìn)給量一般控制在砂帶寬度的一半以內(nèi)，精加工時可適當(dāng)減少一些。另外，磨粒的粒度與磨削的表面粗糙度有直接關(guān)系，粒度越小，磨削后的表面粗糙度數(shù)值越低。使用時，應(yīng)保證有充足的冷卻潤滑液和相應(yīng)的除塵設(shè)備。
5 砂帶磨削的發(fā)展方向
與一般常規(guī)的加工方法相比較，砂帶磨削的確是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗的新穎的加工方法。同時，對于剛性較差的長軸或薄壁套筒零件，設(shè)計制造一些結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便的砂帶磨削裝置，安裝在通用機床上代替磨床來進(jìn)行高效的精加工是切實可行的。
在國外，砂帶磨削技術(shù)正在向以下方向發(fā)展：
（1）機床功率不斷增大。 200kw以上的砂帶磨床已經(jīng)出現(xiàn)。
（2）提高砂帶速度。正在進(jìn)行100m/s以上高速砂帶磨床的研制。
�。�3）則增大砂帶的寬度，提高加工效率，最寬已達(dá)4．9m以上。
�。�4）延長砂帶的使用壽命。已從初期的2～4h提高到目前的8-12h。
�。�5）隨著砂帶磨削的磨削用量不斷提高，單位時間內(nèi)的磨削量已能夠達(dá)到通用金屬切削機床單位時間內(nèi)的切削量，從而把砂帶磨削由精加工推向強力磨削的階段，并出現(xiàn)了以磨代車，以磨代銑和以磨代刨的趨勢。
隨著砂帶磨削工藝在國內(nèi)工程機械行業(yè)的不斷推廣使用，以及砂帶制造工藝的不斷完善和發(fā)展，必將出現(xiàn)種類更多的砂帶磨床和裝置�？梢灶A(yù)料，砂帶磨削工藝在工程機械制造業(yè)中必將得到應(yīng)有的重視和進(jìn)一步的發(fā)展。
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