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1、| 維普資訊 # | 維普資訊 # | 維普資訊 # | 維普資訊 砂帶磨削工藝簡(jiǎn)介 制造本部總裝分廠胡安祖 摘要：簡(jiǎn)單介紹了砂帶磨削的加工工藝。 關(guān)鍵詞：機(jī)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(xiàng)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(qiáng)、使用成本低、操柞 安全方便等特點(diǎn)而深受用戶親睞。在國(guó)外，砂帶 燔削技術(shù)已有了很大的進(jìn)步，其加工對(duì)象和應(yīng)用

2、 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(jì)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(jī)分 布的■磨粒是一個(gè)多面體?其每孑棱角都可看作是 -個(gè)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(xì)修整的磨 具其磨粒表面會(huì)形成一些微小的切削刃,稱為微 刃。燔粒在磨削時(shí)有較大的負(fù)前角*其平均值為 」6曠左右。磨粒的切削過程可分3個(gè)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O 2.2耕犁階段:磨粒擠人深度加大，工件產(chǎn)生塑 性變

3、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(dá)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(gè)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(rùn)滯條件和磨料的性能等對(duì)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(dòng)，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

4、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(jī)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(dòng)乜由于磨削熱和塑性變形等原 因?磨削表面會(huì)產(chǎn)生殘馀應(yīng)力。殘餘圧應(yīng)力可 提高工件的疲勞強(qiáng)度和壽命；殘馀拉應(yīng)力則會(huì) 降低疲勞強(qiáng)度，當(dāng)殘馀拉應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度 極限時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)磨削裂紋。磨削過程中因塑性 變形而發(fā)生的金屬?gòu)?qiáng)化悴用，使表面金屬顯微硬 度明顯增加，但也會(huì)因磨削熱的彫響，使強(qiáng)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(huì)

5、岀現(xiàn)回火軟化區(qū)， 使表面質(zhì)量下降，同時(shí)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(diǎn) 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(fù)合加工工藝。 砂帶上的磨粒比砂輪磨粒具有更強(qiáng)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(jī)床功率利用率三個(gè)方面都很 高。目前已知的砂帶磨削對(duì)鋼材的切除率已達(dá)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(dá)300:1,甚至400： 而砂輪才30：1d砂帶磨床的功率利用率，遠(yuǎn)在 砂帶磨削發(fā)展初期就已

6、達(dá)到80%，領(lǐng)先于其它機(jī) 床*而今則高達(dá)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(dòng)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(dòng)輪、張緊輪等）磨損極小，不會(huì)出現(xiàn)象砂輪 那樣的動(dòng)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(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)和沖 擊0 磨削速度穩(wěn)定，砂帶驅(qū)動(dòng)輪不會(huì)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

7、」.t從表面粗糙度來看*砂帶磨削且前已可達(dá) RaO.Olmm,達(dá)到了鏡面磨削的效果*而對(duì)于粗糙 度值在RaO. 1mm以上的情況，則非常容易達(dá)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(qiáng)化工件 表面，提高工件疲勞強(qiáng)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(dá)到疫lmm以 下。 3.4砂帶磨削成本低。 砂帶磨削設(shè)備簡(jiǎn)單◎與砂輪磨床相比’砂帶 曆床簡(jiǎn)單得多，這主要是因?yàn)樯皫з|(zhì)園輕，磨削力 小，磨削過程中謹(jǐn)動(dòng)小’對(duì)機(jī)床的

8、剛性及強(qiáng)度耍求 都遠(yuǎn)低于砂輪磨床。 3.5砂帶磨削操作簡(jiǎn)便，輔助時(shí)間少◎ 不論是手動(dòng)還是機(jī)動(dòng)砂帶磨削丫其操作都非 常簡(jiǎn)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(shí)間內(nèi)完成-砂帶磨削比 大「機(jī)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(fèi)用 減少，占用時(shí)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(huì)有 傷人的危險(xiǎn)。砂帶磨削不象砂輪那樣脫砂嚴(yán)重, 特別是干磨時(shí)，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(huì)象砂輪那樣形成對(duì)

9、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(qiáng)。 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(jì)一舍砂帶磨頭裝置作為 功能部件町以裝在車床上進(jìn)行車后磨削*也可以 裝在刨床上使用，同時(shí)還可以設(shè)計(jì)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(zhǎng)、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(zhǎng)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(duì)同一種

10、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(jìn)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(shí)更顯岀獨(dú)特的優(yōu) 勢(shì)。 砂帶磨削能夠加工表面質(zhì)量

11、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(dá)490Ommo實(shí)際使用中砂帶磨削常見 的加工寬度為50?2000mmt加工厚度0. 4 150mmo其生產(chǎn)率高達(dá)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

12、的大型板材等的表面 加工。發(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)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(jì)的加工方法。 乳眾4長(zhǎng)徑比很大的

13、工件內(nèi)、外圓拋磨。 現(xiàn)代工業(yè)中的各種大型的、長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上增 加一個(gè)砂帶磨削裝置便可實(shí)現(xiàn)°批量大的則可釆 用專用的砂帶磨床“如大型發(fā)電機(jī)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(fù)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(fù)雜曲面*曲率半 徑儀為號(hào)mm的內(nèi)圓角，砂帶亦可對(duì)其進(jìn)行拋磨。 如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)頁片"蠢輪機(jī)葉片s導(dǎo)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(jìn)行高

14、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(jìn)行.通用型砂帶磨 削設(shè)備小的有手提式砂帶機(jī)、萬能砂帶機(jī)、臺(tái)式砂 帶機(jī);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(jī)、汽 車輪胎鋼圈端面砂帶拋磨機(jī)、摩托車油箱砂帶拋 膳機(jī)茂用不銹鋼星盆發(fā)邂機(jī)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(xiàn) [1K機(jī)械制造工藝學(xué)H第四次修訂）王啟平 主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)岀版社 [2] 《金屬切削原理及刀具〉戰(zhàn)建中、周志明主 編，機(jī)械王業(yè)出版社*2006 [3] 《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》，楊叔子主編’機(jī) 械工業(yè)岀版社,2002 [4] 《現(xiàn)代磨削技術(shù)》李伯民等壬編，機(jī)械匸業(yè) 岀版社,2003 37