關(guān)于普通砂輪磨床的砂帶改造技術(shù)分析

楊澤

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)中的機(jī)械加工業(yè)技術(shù)不斷變革。目前國(guó)內(nèi)外砂輪磨削技術(shù)已經(jīng)開始向著自動(dòng)化、數(shù)控化與智能化、精密化方向發(fā)展，極大地促進(jìn)了加工質(zhì)量與效率的提高。文章基于普通砂輪磨床與精密砂帶磨床加工技術(shù)的前提下，提出了砂帶磨床的改進(jìn)方案，以促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升，降低加工成本。

關(guān)鍵詞：普通；砂輪；磨床；砂帶；改進(jìn)；效率

引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)機(jī)械加工企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壓力不斷增大。通過技術(shù)革新有助于實(shí)現(xiàn)企業(yè)制造水平與國(guó)外先進(jìn)水平差距不斷縮小，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前我國(guó)生產(chǎn)金屬加工用砂帶磨床的企業(yè)一共為66家。傳統(tǒng)的磨床砂帶已經(jīng)不再滿足現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)與市場(chǎng)的需求，需要進(jìn)一步改善，才能充分體現(xiàn)出機(jī)械現(xiàn)代化的優(yōu)勢(shì)。文章通過對(duì)砂帶改造方案的提出，以期不斷進(jìn)行推廣，實(shí)現(xiàn)我國(guó)機(jī)械加工業(yè)的不斷進(jìn)步。

1 國(guó)內(nèi)外磨削技術(shù)發(fā)展研究

在上個(gè)世紀(jì)六十年代以來，歐洲、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于砂帶磨床技術(shù)以及砂帶制造技術(shù)方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。砂帶磨床不斷走向小型化、高效化發(fā)展美國(guó)生產(chǎn)的砂帶磨床最大寬度達(dá)到了5.0米，最高功率為200KW，磨床的擁有量不斷增加。砂帶磨床體現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢(shì)，除了除銹、拋光等，還能夠與現(xiàn)代化的技術(shù)充分結(jié)合。砂帶磨削技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是衡量一個(gè)國(guó)家砂帶磨削技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)準(zhǔn)。各國(guó)的砂帶品牌在我國(guó)的銷售業(yè)績(jī)不斷提升。而我國(guó)對(duì)于砂帶磨削技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚，近年來開始受到了我國(guó)機(jī)械、制造行業(yè)的關(guān)注，一些部門、企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)開始重視其研究與發(fā)展。多個(gè)單位已經(jīng)開始了砂帶制備磨削技術(shù)的開發(fā)工作。[1]但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展水平仍然有著不小的差距。磨削機(jī)理與工藝的研究遠(yuǎn)未達(dá)到全面的程度，砂帶的品種規(guī)格不全，質(zhì)量需要進(jìn)一步提高，加工精度不高，工程化應(yīng)用需要進(jìn)一步發(fā)展。基于以上，對(duì)普通砂輪磨床的砂帶改造十分有必要。

2 砂帶磨床基礎(chǔ)

砂帶磨削技術(shù)的主要特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，加工成本較低，目前已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是對(duì)于一些大型薄板、帶材等。隨著砂帶制造質(zhì)量的不斷提高，砂帶磨削技術(shù)不斷發(fā)展成熟。只是對(duì)于砂帶磨削技術(shù)的專業(yè)人員較少，一些中小企業(yè)對(duì)于單件小批量的細(xì)長(zhǎng)軸、重型零件的精加工并沒有相應(yīng)的精加工機(jī)床。通過采用砂帶磨削技術(shù)對(duì)普通的砂輪磨床進(jìn)行改造，充分利用資源，實(shí)現(xiàn)加工精度與質(zhì)量的不斷提高。

精密砂帶采用微細(xì)的磨粒，能夠去除工件表面的極小的結(jié)構(gòu)，并不對(duì)精磨后的尺寸進(jìn)行大的改變，砂帶磨削是把環(huán)砂帶套在接觸輪與張緊輪的外上，通過一定的壓力，使調(diào)速的砂帶表面與工件的加工表面充分接觸，產(chǎn)生的摩擦運(yùn)動(dòng)來對(duì)工件表面進(jìn)行加工。目前砂帶的磨削有兩種主要的方法，一種是輪壓式，一種是帶壓式。輪壓式磨削的接觸壓力相對(duì)大一些，在單位時(shí)間內(nèi)的磨削去除量大，效率更高一些。而帶壓式磨削是張緊輪支架向工件方面有一定的傾角，它的接觸壓力相對(duì)較小，單位時(shí)間內(nèi)去除的金屬量也就低一些。主要用于磨削圓弧面等精加工拋光工藝。

3 砂帶磨床技術(shù)改進(jìn)方案

3.1 砂帶磨削技術(shù)改進(jìn)的主導(dǎo)思想

我國(guó)目前對(duì)于砂帶生產(chǎn)企業(yè)與相關(guān)的工藝研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步。不斷應(yīng)用新型基體，目前我國(guó)的國(guó)產(chǎn)紙?jiān)趶?qiáng)度與耐水性方面都達(dá)不到砂帶的生產(chǎn)要求，需要進(jìn)一步研究，而國(guó)外出現(xiàn)的聚酯超強(qiáng)化薄膜基金剛石砂帶與立方氮化硼金屬基砂帶，在加工非金屬材料方面都體現(xiàn)出了良好的性能優(yōu)勢(shì)。通過在紙漿中增加添加劑、在布基砂帶中增加聚酯纖維懷尼龍纖維，目前已經(jīng)將其打造成為重負(fù)荷砂帶的良好基體材料；[2]國(guó)外企業(yè)把人工合成的漿料充分加入到了砂帶的生產(chǎn)中，工藝發(fā)展已經(jīng)逐步成熟；對(duì)砂帶磨料的改善可以充分利用高分子粘結(jié)劑，強(qiáng)力高效砂帶磨削的性能與粘結(jié)劑有著密切的關(guān)系，國(guó)內(nèi)的砂帶使用壽命短主要就是粘結(jié)劑的質(zhì)量不能滿足要求；以鋯剛玉磨料與微晶結(jié)構(gòu)燒結(jié)陶瓷磨料已經(jīng)成為砂帶磨料的重要方向；另外，砂帶的表面涂層也不斷進(jìn)步，我國(guó)國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)需要充分與國(guó)外的砂帶制造商進(jìn)行充分合作，近年來國(guó)外出現(xiàn)了一種特殊功能的涂層，可以使砂帶具有一定的特殊性能，如阻止磨削與工再焊粘結(jié)，可以有效減少磨料的磨損，消除靜電吸附。在進(jìn)行砂帶的生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)方面，要充分認(rèn)識(shí)到以上先進(jìn)技術(shù)革新的重要性，以其為主導(dǎo)思路進(jìn)行充分改進(jìn)。[3]

3.2 磨床砂帶改造方案

由于是對(duì)普通的砂輪磨床進(jìn)行改造，首先要保持原來的機(jī)床完整性，在改造中盡可能保持結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，滿足拆裝性方便的要求，操作起來簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便。其中重要的環(huán)節(jié)是對(duì)接觸輪進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。根據(jù)相關(guān)的工藝要求，可以做成鋁基鑲橡膠接觸輪，同時(shí)在鋁基上加工數(shù)條溝槽，避免橡膠脫落。要根據(jù)不同的要求進(jìn)行合理選擇接觸輪的硬度。接觸輪的直徑會(huì)對(duì)砂帶的線速度產(chǎn)生直接的影響，線速度保持在15-30米/秒為宜，經(jīng)過計(jì)算，我們采用直徑為270mm的接觸輪，線速度可以達(dá)到20.4米/秒，同時(shí)以硬度為Hs80為試驗(yàn)對(duì)象經(jīng)過實(shí)踐，可以把硬度提高到Hs85-90為宜。[4]

張緊輪主要是使砂帶能夠有一個(gè)較為緊張的工作環(huán)境，把張緊輪做成鼓形，可以給砂帶起到定位的作用，避免沿軸向發(fā)生滑移或脫落的問題。

4 普通砂輪磨床砂帶改造效果對(duì)比

通過實(shí)驗(yàn)研究，砂帶改造方案可以有效提高磨削生產(chǎn)效率。砂帶在運(yùn)行時(shí)，其過程與車削較為相似，每一個(gè)磨粒都相當(dāng)于一把車刀，砂帶上的磨粒相對(duì)較多，寬為100mm，長(zhǎng)為1240mm的砂帶可以有近50萬顆粒度為50的磨粒參與到切削中，每分鐘可以對(duì)3億個(gè)微細(xì)切削產(chǎn)生作用，比車刀效率更高。

砂帶磨削機(jī)床的功率利用率更高。機(jī)床的主電機(jī)功率主要包括工削有效功率、在傳動(dòng)過程中摩擦損失的空載功率、切削載荷增加的機(jī)械摩擦消耗功率之和。相對(duì)于其他的機(jī)床效率更高，更節(jié)能。在加工企業(yè)不斷降低生產(chǎn)成本的背景下，應(yīng)用效果更加理想。[5]

5 砂帶磨削技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在未來的金屬加工發(fā)展中，數(shù)控技術(shù)與砂帶磨削技術(shù)將會(huì)充分結(jié)合，利用人工智能與傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能磨削。隨著市場(chǎng)要求的不斷提高，磨削的精密度將向著超精密化方向發(fā)展，超精密磨削的粗糙度在0.012-0.025微米之間，鏡面磨削可以達(dá)到0.012微米以下，[6]超聲振動(dòng)磨削與液體拋光加工將成為未來發(fā)展的方向。新型的磨料中的陶瓷剛玉磨料在化學(xué)陶瓷化處理后，經(jīng)過晶體瓷膠儀破碎后形成韌性、自銳性較高的磨料，使用壽命更長(zhǎng)。

6 結(jié)束語

砂帶磨削技術(shù)體現(xiàn)出了極高的加工效率與應(yīng)用前景，我國(guó)目前對(duì)于砂帶生產(chǎn)的研究還不夠成熟，很多砂帶磨削加工與關(guān)鍵技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。在未來，磨削的強(qiáng)度、高效與精密度方向都將進(jìn)一步提高。普通砂輪磨床的砂帶改造技術(shù)將進(jìn)一步推廣，實(shí)現(xiàn)金屬加工效益的進(jìn)一步提高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)一步增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王惠.普通砂輪磨床的砂帶改造技術(shù)[J].中國(guó)制造業(yè)信息化，2009，21：71-73+78.

[2]曾婕.淺談精磨車床的改造[J].裝備制造技術(shù)，2010，11：112-113+116.

[3]任守良.鈦合金砂帶磨削研究[D].南京航空航天大學(xué)，2007.

[4]霍文國(guó).鈦合金干式磨拋加工技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2010.

[5]周戈強(qiáng).氣介質(zhì)電火花修整金剛石砂輪實(shí)驗(yàn)研究[D].西安工業(yè)大學(xué)，2013.

[6]鐘建琳，常城，韓秋實(shí).凸輪軸制造技術(shù)研究綜述[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2013，01：100-102.