砂带磨削技术在工程机械行业的应用

魔神

    

　　在工程机械行业中，一些要求较高的长轴类零件传统的加工工艺一般为粗车一精车一粗磨一精磨几道工序，零件加工表面的精加工主要依靠在外圆磨床上用砂轮磨削来实现。而对于一些长径比很大的细长杆件，如各类液压缸的活塞杆，采用普通砂轮磨削就会受到加工范围的限制，砂带磨削正以其显著的优势而崭露头脚。

　　1概述

　　砂带磨削工艺，就是将环形砂带套在接触轮和张紧轮的外圆上，在张紧的状态下，使高速旋转的砂带表面与工件的加工表面相接触，并在一定的压力作用下，以产生的相对摩擦运动(切削运动)对工件表面进行磨削加工的一种工艺方法。砂带磨削分为轮压式和带压式两种方法。

　　对于轮压式磨削法，即接触轮施压于工件表面上，此时接触轮与工件的轴间距A＝1/2(D＋d)此种磨削方式由于接触压力大，单位时间内金属的去除量大，效率高，因而适用于内、外圆表面和平面的粗、精磨削。对于带压式磨削法，即用砂带施压于工件磨削表面，此时因张紧轮支架向工件方向倾斜了一个角度α，接触轮与工件轴间距互A´>1/2(D＋d)。与轮压式磨削法相比，带压法的接触压力较小，单位时间内去除的金属量亦小，主要用于磨削圆弧面、圆锥面和其它异形表面，尤其以精加工抛光为主。

　　砂带和砂轮一样，同属于一种多齿微刃型切削工具，其加工特性基本相同，所不同的只是形状各异而已。

　　2目前的发展状况

　　在国外，一些工业发达国家由于各种类型砂带磨床的迅速发展，砂带磨削的功能已远远超出了用于除锈、粗磨、抛光等范围，其加工效率为砂轮磨削的5～20倍，加工质量可与一般常规的磨削方法相媲美，加工精度已接近或达到与砂轮磨削相同的水平，而机床功率的利用率却比任何金属切削机床都高，其应用范围遍及各个行业，几乎对所有材料(如木材、橡胶、各种金属)都可进行磨g帅0工。据有关资料介绍，美国每年的砂轮与砂带产量之比约为1：1。在著名的工程机械企业CaterPiller公司，砂带磨削就占有重要的地位。

　　在国内，一些砂带生产厂家如郑州白鸽集团(即中国第二砂轮厂)、上海砂轮厂等都相继引进了高压静电植砂新工艺，保证了磨粒在砂带表面的“定向排列”，使砂带具有良好的锋利性。同时，随着粘结剂的发展，耐水耐油的全树脂强力砂带的出现，使砂带的磨削性能得到显著提高。虽然目前我国各类砂带磨床的型号尚不完备，但研制和使用一些砂带磨削装置是切实可行的。

　　3砂带磨削的特点

　　(l)砂带磨削具有“快削法”之称。砂带磨削效率高，已达到铣削的10倍，普通砂轮磨削的5～20倍。(2)砂带磨削还具有“冷态”磨削之称。由于加工时摩擦生热少，且因磨粒散热时间间隔长，可有效地减少工件变形和烧伤，加工精度一般可达到普通砂轮磨床的加工精度，有的尺寸精度已达到±0.005mm，最高可达到±0.0012mm。(3)砂带磨削具有“弹性”磨削之称。由于砂带磨削与工件是柔性接触，具有较好的跑合和抛光作用，工件表面粗糙度可达Ra0.8～0.2μm。(4)砂带磨削设备结构简单，制造成本低，接触轮极少磨损，可使砂带保持恒速，传动链短，机床功率利用率可达85%。(5)辅助时间少。工件装夹一次定位后，可多次更换砂带完成全部加工，无需象砂轮那样进行平衡及修整工作。(6)适应性强，操作简单，安全可靠。

　　4砂带磨削装置的主要结构及磨削用量

　　砂带磨削装置有几种不同的结构。一种是由电机输出轴直接传动砂带的装置，另一种是由电机经磨削主轴传动砂带的装置，还有一种是供内圆磨削使用的装置。

　　对于第一种装置，它的特点是接触轮直接安装并固定在具有1：5锥度的电机输出轴上，该装置具有砂带张紧及快换操纵机构，参见图2。因为这种磨削装置可以借助夹持架安装在多种金属切削机床上进行磨削加工，故称其为通用砂带磨削装置。

　　在这种装置中，张紧轮和接触轮宜采用质地均匀的尼龙材料制成。由于接触轮和张紧轮都是高速旋转的零件，张紧轮的转速可达5000r/ min以上，为保证安全并提高整个装置的工作平稳性，加工后应对这两种零件进行动平衡试验，力求将不平衡重减到最小。

　　砂带的线速度受允许的最大极限限制，一般选为25m/s。工件每转砂带沿工件轴线的纵向进给量一般控制在砂带宽度的一半以内，精加工时可适当减少一些。另外，磨粒的粒度与磨削的表面粗糙度有直接关系，粒度越小，磨削后的表面粗糙度数值越低。使用时，应保证有充足的冷却润滑液和相应的除尘设备。

　　5砂带磨削的发展方向

　　与一般常规的加工方法相比较，砂带磨削的确是一种优质、高效、低消耗的新颖的加工方法。同时，对于刚性较差的长轴或薄壁套筒零件，设计制造一些结构简单、制造容易、操作方便的砂带磨削装置，安装在通用机床上代替磨床来进行高效的精加工是切实可行的。在国外，砂带磨削技术正在向以下方向发展：

　　(1)机床功率不断增大。200kw以上的砂带磨床已经出现。(2)提高砂带速度。正在进行100m/s以上高速砂带磨床的研制。(3)则增大砂带的宽度，提高加工效率，最宽已达4.9m以上。(4)延长砂带的使用寿命。已从初期的2～4h提高到目前的8-12h。(5)随着砂带磨削的磨削用量不断提高，单位时间内的磨削量已能够达到通用金属切削机床单位时间内的切削量，从而把砂带磨削由精加工推向强力磨削的阶段，并出现了以磨代车，以磨代铣和以磨代刨的趋势。

　　随着砂带磨削工艺在国内工程机械行业的不断推广使用，以及砂带制造工艺的不断完善和发展，必将出现种类更多的砂带磨床和装置。可以预料，砂带磨削工艺在工程机械制造业中必将得到应有的重视和进一步的发展。