砂帶磨削與砂輪磨削在機械加工中的區別及其應用

砂帶磨削,作為一種新興的高效、節能的切削工藝方法,和其他機械制造技術一樣,是一個充滿活力和不斷發展的技術領域.自從二戰期間美國首先在兵器制造業中應用砂帶磨削金屬材料開始,砂帶磨削開始在全球范圍內迅速發展.據有關資料統計,到20世紀90年代,砂帶與砂輪的使用量之比在美國是49:51,在西德為45:55,日本達到1:1,其使用范圍也遍及各行各業.我國從20世紀的80年代也開始對砂帶磨削進行了試驗研究及推廣應用,但在實際的機械加工中,我國應用砂帶磨削進行切削加工的極少,其技術的發展也極為緩慢.究其原因,是我們對其工藝特點不甚了解,在實際應用時未能揚長避短.本文通過在幾個方面將砂帶磨削和砂輪磨削的對比,來簡述砂帶磨削的特點和應用.

異型千葉輪,加厚千葉輪,煅燒剛玉千葉輪,棕剛玉千葉輪,鋯剛玉千葉輪,碳化硅千葉輪

1、加工機理

砂帶和砂輪磨削一樣,都是多刀切削工具,其切削功能是通過粘在基體上的磨粒來完成的.根據砂輪和砂帶的結構進行分析,砂輪磨削工件時,由于磨粒在砂輪表面的分布是隨機的,高低不平,形狀各異,有的磨粒能切下金屬切屑,有的則不能切下切屑.砂帶磨削工件時,由于磨粒是單層涂附在砂帶基體上,顆粒均勻,刀刃的等高性好,且定向排列,幾乎所有磨粒都能參加切削,所以切削性能好.

2、磨削特點的比較

2.1、砂帶磨削的生產效率高

由于砂帶固有的特點,在砂帶與工件接觸區可同時投入更多且鋒利的磨粒來進行切削,故砂帶磨削的金屬切除率要遠高于砂輪磨削(生產效率約為普通砂輪磨削的5～10倍以上).在需要情況下,還可采用多個磨頭進行磨削,同時進行粗磨、半精磨、精磨、高精度磨削及拋光,一次就可以完成整個加工過程.同砂輪磨削相比,其加工時間可縮短幾十到幾百倍,大大提高了生產率.因此就其原理和應用的廣泛性而言,砂帶是涂附磨具中磨削效率最高的磨具.

2.2、砂帶磨削的機床利用率高

機床主電機的功率N主包括以下三部分:N主=N切+N空+N附

其中:N切-用于切削的有效功率

N空-消耗與傳動中各種摩擦損失的空載功率

N附-由切削在何時所增加的機械摩擦消耗的功率

※N附一般用機床效率的形式表示,早在60年代就有報道,砂帶磨床的效率高于其他機床.近幾年來,砂帶磨床的利用率還在不斷提高.據實驗數據表明,在同一臺平面磨床上,在金屬切除率相等時,砂帶磨床所消耗的功率比砂輪磨床小3倍,砂帶磨床功率利用率已高達96%.

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2.3、砂帶磨削的成本低

隨著科技的發展,砂帶制造的技術也越高,砂帶的使用壽命現已提高到812小時,且價格越來越便宜.砂帶磨削所需的機床為普通機床即可,其結構簡單,價格便宜.由于砂帶磨削生產率高,加工時間短,用同樣的成本購置砂輪和砂帶時,則砂帶能加工更多的工件.

2.4、砂帶磨削為“冷態”磨削和彈性磨削

無論是砂輪還是砂帶,在磨削時都會產生熱量,導致磨削表面溫度升高,其溫度是隨著磨削深度的升高而呈上升趨勢.由于砂帶的特殊結構,產生的磨削熱少,磨粒之間分布空隙大及磨粒在空間與空氣接觸時間長,易于磨削熱散發,故砂帶磨削溫度的變化比較平緩,使其表現出“冷態磨削”的特點.且砂帶磨削溫度低,對工件表面的磨削燒傷降低.而砂輪磨削隨磨削深度的增大或磨削時間延長其溫度明顯升高.相對砂輪而言,砂帶的柔軟性非常好,磨削時速度穩定,加上具有彈性的橡膠接觸輪,故對振動響應不敏感,易實現高穩定性磨削.

3、應用范圍砂帶磨削應用范圍的特點是適應性強,表現如下:

3.1、適應于各種形狀零件的加工

在磨削加工中,一般形狀的零件砂帶和砂輪磨削都可加工,但對特殊形狀的零件,用砂輪磨削就很難得到要求.

(1)板件加工:薄板件,特別是寬度較大時,采用砂輪就難以加工.用砂帶磨削的最大寬度能達到4.9米.

(2)異形面磨削:在具有光滑過渡的異形面零件(如曲面、罐及大型軸頸等)的磨削中,砂帶磨削是一種高效高精度的加工方法.砂帶作為一種柔性磨具,能和接觸輪、壓磨板等隨工件形狀的變化而自動調整位置,獲得較好的加工效果.

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(3)球體加工:對具有一定圓度和表面粗糙度的球體,只有采用砂帶柔性磨削,才可以得到良好的加工要求.

(4)復雜無夾持基面零件的加工:如摩托車汽油箱體蓋,不但無規則的夾持基面,而且壁又薄,在砂輪磨削時采用機械夾持易發生變形和斷裂,易導致汽油箱在使用過程中漏油.因此,僅能采用砂帶磨削.

3.2、適應于各種材料的加工砂帶磨削

不但適應于鑄鐵、鋼件的加工,而且對粘性較大的鋁、銅、銀等合金零件的磨削,也能取得良好的效果.如采用砂輪磨削,這些材料的切屑非常容易堵塞砂輪的空隙,使砂輪磨削失效.

3.3、用砂帶磨削沖裁件毛刺

用砂帶磨削沖裁件毛刺,可以很方便的清除毛刺,而且能確保其表層不被劃傷.由此可以看出,與砂輪磨削相比,砂帶磨削確實是一種優質、高效、低消耗、用途廣泛的加工方法.但在我國,由于相應的技術較低,導致所生產的砂帶使用壽命短,規格和品種不齊;砂帶磨削的加工精度相對較低及砂帶磨削機理理論研究不夠等問題都制約著砂帶磨削在我國的進一步使用和推廣.目前,隨著國外砂帶磨削技術的飛速發展,砂帶磨削已開始向強力砂帶磨削方向發展.可以預見,在國際勢潮的帶動下,我國砂帶磨削在機械加工行業中必將得到進一步的發展和廣泛應用.