浅析磨削加工与机床设计问题

天若有情

    引言：随着人们对于工件表面粗糙度要求不断提升，砂带磨削工作作为一种实用技术，现阶段已经得到了广泛应用。经济不断发展同时，模具工业、装饰工业、建材、汽车以及其他轻工业也不断进步，因而，对于实用非金属金属材料表面机械加工生产率质量等有了更加严格要求，传统切削方法已经不能满足市场需求。因此，砂带磨削加工领域发挥着日益重要作用。砂带磨床主要作用用来成型磨削、无心磨、装饰抛光、细磨、精磨、大余量磨削、去毛刺以及粗磨等。由于目前市场上对于工件表面质量要求越来越高，砂带磨削技术以其独特地特点，赢得了市场广泛好评，甚至有些专家将其誉为“未来巨人”。
　　一、砂带磨削工作原理
　　1、砂带导向装置
3 Q. ?9 ?7 @) K" P　　砂带正常运行时，我们可以通过张紧轮接触轮对其进行调控，根据砂带宽度位置，可以选择自动或者手动地为砂带定位或对。自动导向装置通常应用砂带宽度大于200mm情况下，可以自动将张紧轮接触轮之间砂带对正。
' ?0 ?4 c2 M; u& @+ @# ~. d　　2、砂带张紧装置
# A( X! n4 N+ B! G　　砂带张紧装置不仅可以影响到加工工件表面粗糙度，还影响到砂带切削性能，所以我们要通过砂带张紧装置来保证导向，砂带存适当张力。若要提高金属切削量时我们就可已通过增加砂带拉力来实现，但这样也会大幅度增加磨料覆盖层以及表面粗糙度值消耗量。
　　3、主轴传动装置
7 j6 I1 G, g2 V+ @  a# T  d2 r( e( B　　为了可以时刻改变砂带运动方向，我们通常装有较大灵活性或者单速变速传统或者可逆电动机。砂带运行速度10～50m/min范围内，但我们通常将其保持16～30m/min这一范围内，而正常状态下每10mm宽砂带主传动装置功率为0.3～0.7KW。
　　4、接触轮
　　我们通常采用钢质或者铝质制成接触轮，并上面覆盖一层3～15mm，以毛毡、纤维或者橡胶等材料为主弹性圈，用以磨削点上支撑砂带。根据各种不同要求，接触轮也可制成不同密度、不同类型。磨削要求不同时候，我们可以采用不同橡胶化合物作为接触轮覆盖面。
　　5、如果需要加工平面、断面、四边形或者精磨工件时，我们可以通过采用铸铁、硬质合金或者钢质型板来代替接触轮安装砂带后面，来保证工件表面直线型或者平面度。
1 B5 ^8 b0 v* }& @  c　　除此之外，还有吸尘系统等，此不再详述。
　　三、砂带磨削特点
　　1、工件表面质量好
% J. e/ [( E4 ^! i3 `8 I& R+ C7 O　　由于砂带磨削时，磨粒散热时间间隔较长，并且由于接触面小散热量也小，所以砂带磨削可以有效控制工件表面烧伤、变形，所以通过砂带磨削加工工件表面精度高，平面度可达到0.001mm、尺寸精度可以达到±0.002mm。此外，由于砂带磨削柔性接触，不仅可以较好完成抛光、研磨、磨削等工作，并由于工作磨削速度稳定、磨削振动小，所以可以保证工件表面残余应力好、表面粗糙度值小，可以达到Ra0.4～0.1μm，并且表面粗糙度均匀。但由于砂带不能修整，就决定了砂轮磨削加工精度要高于砂带磨削。
  P# t1 w5 i2 C3 k! N! ^　　2、加工效率高
* H4 j! j" G' r1 H: n8 [　　由于都采用先进“静电植砂法”来将砂粒均匀分布基底，由于排列整齐且锋口均向上，所以接触面小、容屑间隙大、等高性好，保证了切削性能。通过这种切削工具来进行工件磨削工作可以大幅度提高钢材切除率。
　　3、工艺灵活性大，适应性强
　　砂带磨削可以方便地用于平面、外圆、内圆磨削、复杂异形面加工、切削余量20mm以下粗加工磨削、去毛刺为镀层零件预加工、抛光表面、消除板坯表面缺陷、刃磨研磨切削工具、消除焊接处凸瘤、代替钳工作业手工劳动。除了有各种通用、专用设备外，设计一个砂带磨头能方便地装于车床、刨床铣床等常规现成设备上，不仅能使这些机床功能大为扩展，而且能解决一些难加工零件如超长、超大型轴类、平面零件、不规则表面等精密加工。
% {. w6 N" ^9 L. F3 ^+ z　　四、砂带磨床设计
0 [  B$ [; R4 y% c5 A% d　　根据某厂要求，对该厂反应罐内壁采用了砂带磨削加工，目去除该零件内壁氧化皮等表面缺陷，以有利于内壁搪瓷。该零件尺寸较大，原来采用砂轮磨削，加工噪声很大，切屑到处飞扬，工作环境极差。该机床设计主要有下面三部分内容：
　　1、传动设计
# f8 u4 I* [; X3 V2 K8 b　　1.1、砂带主运动。由电动机直接带动砂带机构运动，由于反应罐直径大，轴向较长，因此电动机前端轴为悬臂式，焊接机座结构刚性要好，尤其要注意焊接引起内应力。
& c! S5 J/ T  ^- e* m　　1.2、砂带进给运动。砂带进给运动通过由丝杠螺母机构组成小车机构带动整个砂带机构沿反应罐轴向运动。为了加工结束时使砂带机构以快速返回，因此该机床设有快速电机，快速电机与进给电机之间通过超越离合器连接。
　　1.3、工件进给运动。由于工件较大，所以单独设立电动机通过皮带轮及齿轮降速带动反应罐转动。
　　2、主要机构设计
　　2.1、砂带张紧装置。此机构主要通过丝杠弹簧来调整接触轮与工件相对位置，以及使张紧轮保持一定张力。
$ C* o: u& p& ^/ Y2 P* N　　2.2、接触轮设计。由于该零件尺寸较大，并且用作粗加工，故选用较硬橡胶接触轮，接触轮直径为250mm，接触轮表面采用较宽沟槽纹较窄工作表面，以增加压强、提高切削效率砂带寿命，根据该零件特点，沟槽纹间距取为l0mm。
0 N+ N, K# D4 j　　2.3、主要技术参数选择砂带速度20～30m/s，砂带长度2500～3150mm，宽度200mm，砂带电动机功率7.5kW。
　　五、结论
. e; x% G2 T) g, W　　综上所述，由于砂带磨削一门成熟技术，虽然得到了广泛应用，但应用过程也暴露出一系列问题，所以我们需要对其进行深入研究改进，使其可以广泛提高加工精度、提高工作效率并节约成本。推动我国制造业不断进步同时，也为我国经济可持续发展注入新动力。