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1、国内外砂带磨削的研究、发展和应用情况一、砂带磨削技术随着砂带制造水平,特别是磨料涂敷能力的提高,砂带磨削技术已经进入了全新的领域。近年来又发展研制了高磨料锆刚玉,因之出现了高效砂带磨削,显著地提高了砂带切削效率和砂带使用寿命,其材料切除率已经大于100㎜3/mms。并且每毫米宽砂带加工各种钢材,切除工件材料体积已经大大超过200mm3/mm,加工效率甚至超过了常规的车、铣、刨加工,因此,砂带磨削技术的发展,方兴未艾。在美国、日本、西欧等工业发达国家都非常重视砂带磨削技术的开发与应用,因此,砂带磨削机床与砂带生产与日俱增。到1977年美国砂带磨床的总数已突破4000台,包括砂
2、带抛光机在内已达58000台上。目前,日本、美国砂带与砂轮的产量已接近1:1。我国砂带磨削是五十年代末期开始应用,由航空工业部门引进国外仿型窄砂带磨床加工发动机叶片开始的。近几年来,随着我国工业发展和国外新技术引进以及砂带磨削技术和砂带制造技术的不断发展,砂带磨削技术发展也加快了速度。如北京市胶合板厂、上海印刷机械厂、沈阳市大理石厂以及沈阳市陶瓷分厂等单位对非金属材料进行砂带磨削试验都取得了较好的效果,我国机械行业也有了设计研究砂带磨床的专业队伍。沈阳市机电设计院于1982年设计的带锯连续抛光机和橡胶板砂带平面磨床已分别在上海与沈阳成功地用于生产。沈阳磨床厂砂带磨床研究所研
3、制的叶片砂带磨床和300x100mm砂带平面磨床、无锡机床厂生产的无心外圆砂带磨床、北京第二机床厂生产的凸轮轴和凸轮表面砂带抛光机以及天津、沈阳、郑州等地生产的各种砂带都为我国机械行业砂带磨削技术发展作出了有益的贡献。但是,我国砂带磨削技术,包括砂带磨床设计与、造砂带制造技术,与工业发达国家如美国、日本、西欧相比较,差距很大。在机械行业中,砂带专用机床还一比较少见;常见的是装在各种机床上的砂带磨头,从技术程度上来说,还是比较低档的。砂带磨削技术近加3年内在国内外取得长足进步与这项技术的固有特点有密切关系。1.极高的磨削效率据国外报导,每毫米宽砂带每秒钟可切除钢材体积大子10
4、m气每毫米宽砂带可切除钢体积已显著超2000mm3/mm。美国埃克姆公司使用平面砂带磨削1200mm宽不锈钢板,每分钟送进100mm,切深可达3.lmm;另外,由于砂带磨削机械效率可达95%左右(车削加工机械效率约为65%左右),且准备时何少(换砂带只要一分钟左右,且不需平衡),因而,其生产效率是其他磨削方法无法比拟的。2.有较高的表面加工质量由于这种工艺方法高切除材料,已经导致相对的“冷’,磨削;这种方法有较为敞开的工作条件,砂带高速运动,加快环境空气对流,能使大部分磨削热瞬时扩散;且这种方法本身产生热量较少,即使干磨,也极少产生零件烧伤。据国内多家使用砂带磨削的报告,砂
5、带磨削可容易地达到Ro3.2~Rol.6um,最高达到Ra1.6~Ra0.2um。一般形状误差亦可达到设计要求。3.通用范围广通用范围广是这种方法最为突出的特点。一个砂带磨头装在某种机床上就可发挥某种机床的磨床作用,例如,装在一台具有较高精度的大型龙门刨床上,即差不多相当于同规格的龙门导轨磨床;装在一台立车_,即差不多相当子同规格的立轴圆台平面磨床。这对于小批量多品种大型零件的加工所产生的经济效益是难以估量的。4.加工很多其他加工方法无法加工的零件可磨削复杂型面、超大型平面、大而薄壁的套筒、重型轴类、轧辊、钢带、盘圆钢材,各种具有不规则外形的五金工具等;另外,还可磨削其它方
6、法很难加工的材料,如金属材料电工纯铁、不锈钢、耐热钢以及硬度HR07O以上的淬硬钢,非金属材料皮革、木板、毡类、橡胶、陶瓷、玻璃以至红兰宝石等这种方法的缺点就是干磨粉尘大,用成型接触轮磨削噪声大等。二、砂带制造砂带最佳设计一般应符合下列条件:磨削量大、加工表面质量好、砂带寿命长,这也是强力磨削砂带的几个一般要求。磨料是砂带的重要构成要素。除了传统的氧化铝和碳化硅之外,在国外,强力磨削砂带几乎都使用锆刚玉。近来用沉淀而后烘千制出了一种刚玉磨料,其韧性较错刚玉有了进一步改善,硬度也稍有增加。这种磨料比传统磨料更纯,是一种无裂缝结晶体。除了磨料本身之外,砂带不像砂轮,它在使用中不
7、可能修整作业面,因此,砂粒形状及其在作业面上的分布状态就成了直接影响砂带磨削特性的重要因素。显然,具有图3(b)分布形态的砂带要比图3(a)的切削性能锋利得多。为了获得如图3(b)的这种分布形态,国外研制了磨料静电涂敷方法.这种方法施加高电压,借助电磁力场嵌入磨料。由于静电涂敷方法可使绝大部分磨料尖顶朝上｛图3(b)〕。电光分析及其自动记录检验表明,磨料尖顶分布是不均匀的(图4)。因此,在新砂带使用初期,那些高的砂粒顶端,由于承受过载而很快脱落或爆裂,`使得磨料涂层厚度降低肋界以上,不可避免地使被磨零件尺寸与现状产
