摘要：本文從國(guó)內(nèi)外發(fā)展和應(yīng)用的現(xiàn)狀出發(fā)，闡述了砂帶磨削的原理、特點(diǎn)及砂帶機(jī)床的主要機(jī)構(gòu)，并介紹了一個(gè)砂帶磨床設(shè)計(jì)的實(shí)例。
　　關(guān)鍵詞：砂帶磨削　磨床　磨削加工
　　
　　Abrasive belt grinding and its machine's design
　　
　　Chen Lianqing et al
　　
　　Abstract:This paper deals with the principle and characteristic of abrasive beltgrinding and major mechanism of abrasive belt grinding machine with starting from the present situation of their developments and applications at home and abroad, and introduces an example of the design of abrasive belt grinding machine.
　　Keywords:Abrasive belt grinding　Grinding machine　Grinding
　　
　　1　前言
　　
　　砂帶磨削是根據(jù)工件形狀，用相應(yīng)的接觸方式及高速運(yùn)動(dòng)的砂帶對(duì)工件表面進(jìn)行磨削和拋光的一種新工藝。隨著汽車、建材、裝飾工業(yè)、模具工業(yè)及其它輕工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，對(duì)金屬和非金屬材料特別是難加工材料如塑料、皮革、橡膠、不銹鋼、陶瓷等表面機(jī)械加工質(zhì)量、生產(chǎn)率及勞動(dòng)環(huán)境提出了越來(lái)越高的要求，用一般傳統(tǒng)的切削加工方法已難以滿足這些要求。在過(guò)去的五、六十年內(nèi)，砂帶磨削作為一種新工藝，在這些加工領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。砂帶磨床主要用來(lái)作為粗磨、去毛刺、大余量磨削、精磨、細(xì)磨、裝飾拋光、無(wú)心磨以及成形磨削之用。在現(xiàn)代工業(yè)中，砂帶磨削技術(shù)以其獨(dú)具的加工特點(diǎn)被視為是一種很重要的加工方法。國(guó)外有專家曾把砂帶磨床比做“未來(lái)的巨人”來(lái)加以評(píng)述。
　　
　　2　砂帶磨削原理
　　
　　實(shí)現(xiàn)砂帶磨削加工的主要方法有：砂帶自由張緊法、帶有接觸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)砂帶法和接觸板法。最常用的是帶有接觸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)砂帶法。如圖1所示：
　　
　　
　　砂帶套在傳動(dòng)輪、接觸輪的外表面上，并使砂帶張緊和高速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)工件形狀和加工要求，以相應(yīng)接觸方式和適當(dāng)磨削參數(shù)對(duì)工件進(jìn)行磨削或拋光。
　　砂帶磨削的基本部件有：
　　(1) 主軸傳動(dòng)裝置。有單速或具有較大靈活性的變速傳動(dòng)，有時(shí)裝有可逆電動(dòng)機(jī)，以改變砂帶的運(yùn)動(dòng)方向。皮帶速度為10～50m/min,通常取16～30m/min，主傳動(dòng)裝置的功率，在每10mm寬的砂帶上是0.3～0.7kW。
　　(2) 砂帶張緊裝置。保持磨削及導(dǎo)向時(shí)砂帶的適當(dāng)張力在砂帶磨削過(guò)程中起到重要作用，它影響到砂帶的切削性能和加工零件表面粗糙度。當(dāng)增加砂帶拉力時(shí)，可提高金屬切除量，但同時(shí)也提高表面粗糙度值和磨料覆蓋層的消耗量。經(jīng)試驗(yàn)表明，砂帶的張力在6～8N/mm范圍內(nèi)，在逆磨削時(shí)每次行程能切出最大的金屬量。拉緊機(jī)構(gòu)有各種形式，從簡(jiǎn)單的機(jī)械或彈簧方法到寬砂帶與重負(fù)載磨削機(jī)床用的氣動(dòng)及液壓拉緊裝置。同時(shí)，為了獲得最大的生產(chǎn)率，必須使更換砂帶的時(shí)間最少，通常操作者能在1min之內(nèi)更換砂帶。
　　(3) 砂帶導(dǎo)向裝置。砂帶工作時(shí)，惰輪或張緊輪應(yīng)當(dāng)可以調(diào)整，使砂帶定位及對(duì)中，根據(jù)砂帶的寬度，這一裝置可以手動(dòng)或自動(dòng)。砂帶寬度大于200mm時(shí)，通常使用自動(dòng)導(dǎo)向裝置，使接觸輪與張緊輪之間的砂帶自動(dòng)對(duì)正。
　　(4) 接觸輪。接觸輪在磨削點(diǎn)上支承砂帶，其本體是用鋁或鋼制成，輪上覆蓋橡膠、纖維、毛氈或其它材料制造的彈性圈(厚度為3～15mm)。根據(jù)需要，可制成各種密度橡膠輪，輪的表面制成交錯(cuò)開槽式或平滑式。使用各種橡膠化合物作為接觸輪的覆蓋面，以滿足一定的磨削要。這些化合物包括：氯丁橡膠、乙烯樹脂、硅酮橡膠、氯硫酸化聚乙烯合成橡膠。
　　(5) 若在砂帶后面安裝一塊型板(鋼、硬質(zhì)合金或鑄鐵平板)來(lái)代替接觸輪，則可完成磨邊、四邊形、端面、平面及精磨工作，保證零件的平面度或直線性。
　　此外還有吸塵系統(tǒng)等。
　　
　　3　砂帶磨削特點(diǎn)
　　
　　砂帶與易損壞的工具如用于單刃車削、銑削、砂輪磨削等工具相比，具有下列特點(diǎn)：
　　(1) 加工效率高。經(jīng)過(guò)精選的針狀砂粒采用先進(jìn)的“靜電植砂法”，使砂粒均勻直立于基底、且鋒口向上、定向整齊排列，等高性好，容屑間隙大，接觸面小，具有較好的切削性能。應(yīng)用這一多刀多刃的切削工具進(jìn)行磨削加工，對(duì)鋼材的切除率已達(dá)每mm寬砂帶200～600mm3/min。
　　(2) 加工表面質(zhì)量高。砂帶磨削時(shí)接觸面小摩擦發(fā)熱少，且磨粒散熱時(shí)間間隔長(zhǎng)，可以有效地減少工件變形及燒傷，故加工精度高，尺寸精度可達(dá)±0.002mm；平面度可達(dá)0.001mm。另外，砂帶在磨削時(shí)是柔性接觸，具有較好地磨削、研磨和拋光等多重作用，再加上磨削系統(tǒng)振動(dòng)小，磨削速度穩(wěn)定使得表面加工質(zhì)量粗糙度值小，殘余應(yīng)力狀態(tài)好，工件的粗糙度可達(dá)Ra0.4～0.1μm，且表面有均勻的粗糙度。但由于砂帶不能修整，故砂帶磨削加工精度比砂輪磨削略低。
　　(3) 工藝靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)。砂帶磨削可以方便地用于平面、外圓、內(nèi)圓磨削、復(fù)雜的異形面加工、切削余量20mm以下的粗加工磨削、去毛刺和為鍍層零件的預(yù)加工、拋光表面、消除板坯表面缺陷、刃磨和研磨切削工具、消除焊接處的凸瘤、代替鉗工作業(yè)的手工勞動(dòng)。除了有各種通用、專用設(shè)備外，設(shè)計(jì)一個(gè)砂帶磨頭能方便地裝于車床、刨床和銑床等常規(guī)現(xiàn)成設(shè)備上，不僅能使這些機(jī)床功能大為擴(kuò)展，而且能解決一些難加工零件如超長(zhǎng)、超大型軸類、平面零件、不規(guī)則表面等的精密加工。
　　(4) 砂帶有很大的彈性，因而整個(gè)系統(tǒng)有較高的抗振性。
　　(5) 砂帶尺寸可 很大，適用于大面積高效率加工，且設(shè)備簡(jiǎn)單，操作安全，使用維護(hù)方便，更換砂帶和培訓(xùn)機(jī)床操作人員花費(fèi)時(shí)間較少。
　　(6) 在加工過(guò)程中砂帶增長(zhǎng)，外形和尺寸達(dá)不到高精度，加工零件上的尖銳突出部位和用細(xì)粒度磨料精磨困難，砂帶的堅(jiān)固性比較低，同時(shí)在大多數(shù)情況下砂帶不可能修正，所以使用期限短。
　　
　　4　砂帶磨床設(shè)計(jì)
　　
　　根據(jù)某廠要求，對(duì)該廠的反應(yīng)罐內(nèi)壁采用了砂帶磨削加工，目的是去除該零件內(nèi)壁氧化皮等表面缺陷，以有利于內(nèi)壁搪瓷。該零件尺寸較大，原來(lái)采用砂輪磨削加工，加工中噪聲很大，切屑到處飛揚(yáng)，工作環(huán)境極差。該機(jī)床設(shè)計(jì)主要有下面三部分內(nèi)容(見(jiàn)圖2)：
　　
　　
　　(1) 傳動(dòng)設(shè)計(jì)
　　該機(jī)床傳動(dòng)設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單，主要由三部組成：
　　① 砂帶的主運(yùn)動(dòng)。由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)砂帶機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，由于反應(yīng)罐直徑大。軸向較長(zhǎng)，因此電動(dòng)機(jī)前端的軸為懸臂式，焊接的機(jī)座結(jié)構(gòu)剛性要好，尤其要注意焊接引起的內(nèi)應(yīng)力。
　　② 砂帶的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。砂帶的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通過(guò)由絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成的小車機(jī)構(gòu)帶動(dòng)整個(gè)砂帶機(jī)構(gòu)沿反應(yīng)罐軸向運(yùn)動(dòng)。為了在加工結(jié)束時(shí)使砂帶機(jī)構(gòu)以快速返回，因此該機(jī)床設(shè)有快速電機(jī)，快速電機(jī)與進(jìn)給電機(jī)之間通過(guò)超越離合器連接。
　　③ 工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由于工件較大，所以單獨(dú)設(shè)立電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪及齒輪降速帶動(dòng)反應(yīng)罐轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　(2) 主要機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　① 砂帶張緊裝置。此機(jī)構(gòu)主要是通過(guò)絲杠和彈簧來(lái)調(diào)整接觸輪與工件的相對(duì)位置，以及使張緊輪保持一定的張力。
　　② 接觸輪設(shè)計(jì)。由于該零件尺寸較大，并且是用作粗加工，故選用較硬的橡膠接觸輪，接觸輪直徑為250mm，在接觸輪表面采用較寬的溝槽紋和較窄的工作表面，以增加壓強(qiáng)、提高切削效率和砂帶壽命，根據(jù)該零件特點(diǎn)，溝槽紋間距取為10mm。
　　(3) 主要技術(shù)參數(shù)選擇
　　砂帶速度20～30m/s，砂帶長(zhǎng)度2500～3150mm，寬度200mm，砂帶電動(dòng)機(jī)功率7.5kW。
　　
　　5　結(jié)束語(yǔ)
　　
　　砂帶磨削作為一門新技術(shù)，在國(guó)際上已有各類砂帶機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用，國(guó)內(nèi)尚處在推廣應(yīng)用階段，它的優(yōu)越性已逐步被人們所認(rèn)識(shí)。如果這一新技術(shù)得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用，必將對(duì)我國(guó)的制造業(yè)產(chǎn)生較大影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)目前不景氣的各中小企業(yè)降低成本、提高效率及提高產(chǎn)品加工精度起到重要作用。