砂带磨削经过近三十年的发展,现已成为一项较完整且自成体系的新的加工技术。因其加工效率高、应用范围广、适应性强、使用成本低、操作安全方便等特点而深受用户亲睐。在国外,砂带磨削技术已有了很大的进步,其加工对象和应用领域日趋广泛,它几乎能加工所有的工程材料,从一般日常生活用具到大型宇航器具无所不可应用,并已成为获取显著经济效益的一种重要手段。其作为一种加工技术之所以受到人们日益广泛的重视,得到迅速发展,是因为它具有以下一些重要的特点:
1) 砂带磨削是一种弹性磨削,是一种具有磨削、研磨、抛光多种作用的复合加工工艺。
2)砂带上的磨粒比砂轮磨粒具有更强的切削能力,所以其磨削效率非常高。砂带磨削效率高表现在它的切除率、磨削比(切除工件重量与与磨料磨损重量之比)和机床功率利用率三个方面都很高。目前已知的砂带磨削对钢材的切除率已达到700mm3/mm·s,甚至超过了车削或铣削等。砂带的磨削比大大超过了砂轮,高达300:1,甚至400:1,而砂轮才30:1。砂带磨床的功率利用率,远在砂带磨削发展初期就已达到80%,领先于其它机床,而今则高达96%,相比之下,砂轮磨床只有52%,铣床57%,车床65%,所以砂带磨削还是一种很好的节能加工技术。 3) 砂带磨削工件表面质量高。这除了因其具有磨削、研磨和抛光的多重作用外,还因为: A. 相对砂轮磨削而言,砂带磨削有'冷态磨削'之称,即磨削温度低,工件表面不易出现烧伤等现象。 B. 砂带磨削系统震动小且稳定性好。 由于砂带本身质量轻,其磨削工艺结构系统的平衡状态易于控制,所有的回转部件(如接触轮、驱动轮、张紧轮等)磨损极小,不会出现象砂轮那样的动不平衡因素。 此外,砂带的弹性磨削效应能够大大减轻或吸收磨削时产生的震动和冲击。
C. 磨削速度稳定,砂带驱动轮不会象砂轮一样越磨直径越小速度越慢。 砂带磨削工件表面质量高主要表现在表面粗糙度值小,残余应力状态好,以及表面无微观裂纹或金相组织变化等现象。
从表面粗糙度来看,砂带磨削目前已可达Ra0.01mm,达到了镜面磨削的效果,而对于粗糙度值在Ra0.1mm以上的情况,则非常容易达到。 砂带磨削工件表面残余应力多呈压应力状态,其值一般在-60~-5Kg/mm2,而砂轮磨削则多是张应力,所以砂带磨削非常有利于强化工件表面,提高工件疲劳强度。 4) 砂带磨削精度高。由于砂带制作质量和砂带磨床生产水平的提高, 砂带磨削早已跨入精密和超精密加工的行列,最高精度已达到0.1mm以下。 5) 砂带磨削成本低。这主要表现在: A. 砂带磨削设备简单。与砂轮磨床相比,砂带磨床简单得多,这主要是因为砂带质量轻,磨削力小,磨削过程中震动小,对机床的刚性及强度要求都远低于砂轮磨床。 B. 砂带磨削操作简便,辅助时间少。不论是手动还是机动砂带磨削,其操作都非常简便。从更换调整砂带到被加工工件的装夹,这一切都可以在很短的时间内完成。 C. 砂带磨削比大,机床功率利用率高,切削效率高。 这使得切除同等重量或体积的材料所消耗的工具和能源费用减少,占用时间短。 6) 砂带磨削非常安全,噪音和粉尘小,且易于控制,环境效益好。 由于砂带本身质量很轻,即使断裂也不会有伤人的危险。砂带磨削不象砂轮那样脱砂严重,特别是干磨时,磨屑构成主要是被加工工件的材料,很容易回收和控制粉尘。由于采用橡胶接触轮,砂带磨削不会象砂轮那样形成对工件的刚性冲击,故加工噪音很小,通常£70dB(A)。由此可见,从环保角度来看砂带磨削也是十分值得推广的 。 7) 砂带磨削工艺灵活性大、适应性强。这表现在: A. 砂带磨削可以十分方便地用于平面、内、外圆和复杂曲面的磨削。设计一台砂带磨头装置作为功能部件可以装在车床上进行车后磨削,也可以装在刨床上使用,同时还可以设计成各种专用的磨床。利用砂带磨削的这种特性能够很容易地解决一些难加工零件,如超长、超大的轴类和平面零件的精密加工。 B. 砂带的基材、磨料、粘结剂均有很大的选择范围,能适应各种用途的需要。砂带的粒度、长度和宽度也有各种规格,并有卷状、环状等多种形式可供选用。 对同一种工件,砂带磨削可以采用各种不同的磨削方式和工艺结构进行加工。 8) 砂带磨削的应用范围极其广泛 砂带优越的磨削性能和灵活的工艺特性决定了它具有极其广泛的应用范围,从日常生活到工业生产的各行各业,砂带磨削几乎遍及所有领域。其应用形式之多样,范围之广泛是其它任何一种加工方法所不能比拟的。具体表现在:
A. 砂带磨削几乎能磨削一切工程材料。除了砂轮磨削能加工的材料外,其还可以加工诸如铜、铝等有色金属和木材、皮革、塑料等非金属软材料。特别是砂带磨削的'冷态' 磨削效应使之在加工耐热难磨削材料时更显出独特的优势。 B. 砂带磨削能够加工表面质量及精度要求高的各种形状的工件。砂带磨削不但可以加工常见的平面、内外圆表面的工件,还能以极高的效率加工表面质量及精度要求都较高的大型或异型件。例如:
1、大面积板材的抛磨加工。砂轮的宽度最大仅1000mm,而砂带可以做到2500mm以上。目前已知最宽的砂带磨床所使用的砂带宽达4900mm。实际使用中砂带磨削常见的加工宽度为50~2000mm,加工厚度0.4~150mm。其生产率高达1000m2/h。这种宽砂带磨削可广泛用于钢板、不锈钢板、硅钢片、铝板、铜板、刨花板、胶合板、中密度纤维板、皮革、绝缘板、陶瓷板以及宇航器具、舰船和核物理研究装置上使用的各种高精度低粗糙度的大型板材等的表面加工。发动机变速箱体断面等断续平面的精密加工也可以用宽砂带磨削一次成形,并能保证比传统铣、刨加工的表面有更好的密封性。
2、金属带材或线材的连续抛磨加工。由于宽砂带磨削的发展,使薄型带材在整个宽度上都有相同的磨削条件,不至于发生局部受力过大,产生应力变形,故冷扎钢带、铜、铝带及其它合金带材等的表面都适合于用砂带连续抛磨。其加工宽度为600~2100mm,加工厚度0.1~2.2mm,表面粗糙度值Ra3.2~0.1mm,带材运行速度为3~80m/min。行星式砂带磨削为不锈钢或其它材料的成卷线材的抛磨提供了一种十分有效和经济的加工方法。已知的线材抛磨直径在0.8~20mm.连续运行速度6~150m/min.
3、长径比很大的工件内、外圆抛磨。现代工业中的各种大型的、长径比很大的轴类工件的外圆和管类工件的内圆表面的加工利用砂带磨削十分方便。一般可在大型标准设备上增加一个砂带磨削装置便可实现。批量大的则可采用专用的砂带磨床。如大型发电机转子、轧辊、造纸烘缸等工件的外圆和汽缸、石油管道、压力容器等工件的内圆表面加工。
4、复杂异型工件的抛磨。曲面工件的成型磨削,难度较大。然而利用砂带的柔性可方便地加工各种复杂曲面,曲率半径仅为3mm的内圆角,砂带亦可对其进行抛磨。如飞机发动机页片、汽轮机叶片、导航叶片、聚光镜灯碗、反射镜、餐具、手柄、水暖器具等等都可用砂带进行高效率高质量的抛磨加工。
C. 砂带磨削设备形式多样,品种繁多。其可在各种通用型砂带磨削设备上进行。通用型砂带磨削设备小的有手提式砂带机、万能砂带机、台式砂带机;大的有外圆砂带磨床、平面砂带磨床、无心砂带磨床和内圆砂带磨床等等。专用的砂带磨床有凸轮轴砂带仿形磨床、工业罐体砂带抛磨机、汽车轮胎钢圈端面砂带抛磨机、摩托车油箱砂带抛磨机、专用不锈钢星盆发丝机等。
砂带的选择:
正确合理地选择砂带,不仅是为了获得良好的磨加工效率,而且还应考虑砂带的使用寿命。选择砂带的主要依据,一是磨削加工的条件,如磨加工工件的特性、磨床状态、工件的性能和技术要求、生产效率等;另一方面还必须从砂带的特性来选择。
1. 粒度的选择:
一般来说,磨料粒度的选择是考虑磨削效率和工件表面光洁度。对于不同的工件材质,粗磨、中磨和精磨所选用砂带的粒度范围见下表。
工件材质 粗磨 中磨 精磨 磨削方式
钢铁 24-60 80-120 150- W 40 干磨湿磨
有色金属 24-60 80-150 180- W 50 干磨湿磨
木材 36-80 100-150 180-240 干磨
玻璃 60-80-100-120 100-150 180- W 40 湿磨
油漆 80-150 180-240 280- W 20 干磨湿磨
皮革 46-60 80-150 180- W 28 干磨
橡胶 16-46 60-120 150- W 40 干磨
塑料 36-80 100-150 180- W 40 湿磨
陶瓷 36-80 100-150 180- W 40 湿磨
石材 36-80 100-150 180- W 40 湿磨
2. 粘结剂的选择:砂带按粘结剂不同可分为动物胶砂带(俗称干磨砂带)、半树脂砂带、
3. 全树脂砂带和耐水砂带四种。其适用范围如下:
(一) 动物胶砂带价格低廉,制作方便,主要适用于低速磨削。
(二) 半树脂砂带改善了动物胶砂带的防潮性差和耐 热 性差等缺点,大大提高了粘结性能,在价格提高不多的情况下,磨削性能成倍增加。它广泛应用于金属、非金属磨
削,特别在木材和皮革加工行业中更受欢迎。
(三) 全树脂砂带采用优质合成树脂\高强度棉布和优等磨料制成,成本较高,但它具有耐磨,可进行强力磨削等特点。在要求高速运转、大切削、高精度磨削的情况下,均胜任。以上三种砂带适于干磨,也可在油剂中磨削,但不耐水。
(四) 耐水砂带与上述砂带相比,对原料要求更高,制造工序也更复杂,因而产量较少,价格也比较高。它具有树脂砂带的特性外,还可直接用于水冷却液磨削。
3. 基体的选择:
名 称 特 性 用 途 适 用 范 围纸 单层轻型纸65-100g/M2
轻薄、柔软,抗拉强度低,成本低。 多用于细磨或中磨,适于手工或震动式砂光机使用。 复杂型面工件抛光,曲面木器砂光,金属与木器面漆的磨光,精密仪器仪表修磨等。
多层中型纸110-130g/M2
较厚实,柔性好,抗拉强度比轻型纸高。 手工或手持式抛光机用,制造页状、卷状砂纸。 金属工件的除锈、磨光,木器家俱的砂光,底漆腻子磨光,漆面机抛,表壳、仪表修磨等
多层重型纸160-230g/M2 厚实,富柔曲性,抗拉强度高,延伸率小,韧性高。
制造纸砂带,机加工用。 适用滚筒式砂光机,宽带砂光机及一般砂带磨床,主要加工胶合板,刨花板、纤维板、皮革及木器。
布
轻型布(斜纹)
很柔软,轻薄,抗拉强度适中。
手工用或低负荷机用。 金属件打磨除锈、磨光抛光,滚筒式砂光机板材加工,缝纫机架加工,轻负荷砂带。
中型布(粗斜纹)
柔曲性好,厚实,抗拉强度高。
机用 一般机用砂带,及重负荷砂带,如家具、工具、电熨斗、砂钢片、发动机叶片型磨加工等。
重型布(缎纹) 厚实,纬向强度高于经向强度 机用,适合于重负荷磨削。
用于加工大面积板材。
复 合 基
特别厚实,强度高,抗皱抗拉抗破。
机用。 重负荷砂带,特别适于铡花板、纤维板、胶合板加工及镶嵌地板的磨加工等。
钢 纸 特别厚实,强度很高,延伸率小,耐热性好。
机用。 主要用于砂盘,打焊缝、除锈、除金属表皮及氧化层等。
4. 磨料的选择:
——通常是抗张强度较高的工件材料,选用韧性较大、承受压力较高、抗破碎能力强、耐高温性及化学稳定性均较好的刚玉磨料;
——抗张强度低、韧性大的金属、非金属等工件,选择硬性高、脆性大、易碎裂的碳化硅磨料,如:玻璃、黄铜、皮革、橡胶、陶瓷、玉器、刨花板、纤维板等。
5. 砂带使用前的处理:
砂带使用时要使其运转方向和砂带背面所标志的方向一致,以免砂带在运转中断裂或影响加工厂工件的表面质量。砂带磨削前应先转几分钟,待砂带运转正常时再开始磨削。
砂带使用前应做悬挂处理,即将拆开包装的砂带挂在100-250mm直径的管子上,让其悬
挂2~3天。管子直径大小的选择应根据砂带粒度的粗细来决定。悬挂时接头应处于管子上端,管子应成水平状态。
砂带磨削常见问题及解决方案:
烧焦痕(直线亮光痕)
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可能原因
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建议解决办法
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砂带夹屑摩擦生热,接头胶,软木屑,油质木材与夹屑产生烧焦 |
清除木屑 |
被研磨物太硬,不规则,切削、摩擦生热高,导致反切削而砂粒失去切削角度 |
选用高硬度磨料的砂带 |
砂带破裂
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可能原因
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建议解决办法
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被砂辊或工件上的异物刺破 |
清除异物 |
研磨工件厚薄相差太大 |
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接头开裂 |
更换新砂带 |
机器张力过大 |
减小张力 |
装机时砂带边缘破裂 |
装机时注意操作 |
由于机器运转不正常,砂带被行程开关撞破 |
检修设备 |
机器接触轮与送带不平衡 |
修理接触轮 |
砂带喇叭口 |
更换没有喇叭口的砂带 |
砂带宽度尺寸过大 |
选择合理宽度的砂带 |
砂带打折
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可能原因
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建议解决办法
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接触轮与输送带不平衡 |
平衡接触轮与输送带 |
机器转动不正常 |
检修机器 |
被研磨物厚薄不均(高低差距过大) |
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石墨压条不平整,有刮痕 |
更换石墨压条 |
终止研磨后,未松开张紧辊 |
规范操作 |
砂带尺寸不正确 |
选择正确尺寸的砂带 |
砂带含水量分布不均 |
让砂带均匀吸潮 |
薄皮砂穿
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可能原因
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建议解决办法
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密度板弯曲不平 |
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密度板厚度不匀 |
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接触轮与输送带不平行 |
平行接触轮与输送带 |
吃力太重 |
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机器压板误差太大 |
减小机器压板误差 |
输轴损坏或滚筒不匀 |
更换部件 |
砂带堵塞
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可能原因
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建议解决办法
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选用了不合适的产品 |
如果磨的是木材,请选用疏植砂砂带
如果磨的是清漆,请选用防堵塞产品
如果磨的是金属,用防堵膏润滑砂带
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选用了不适当的接触轮 |
选用宽槽接触轮,选用直径小的接触轮
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磨削压力过大
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减轻压力
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进给压力或速度过大
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减轻进给压力或速度
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冷却剂不够或冷却剂,喷射方向不对
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增加冷却剂或改变喷射方向
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吸尘力不够
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增加吸尘力
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磨钝或不耐磨(起毛)
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可能原因
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建议解决办法
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砂带粒度太细
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选用粗粒度砂带
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磨削压力过大或过轻
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调整磨削压力
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砂带揉曲不够
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选用合适的产品
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砂带品种或型号不适当
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选用合适的产品
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接触轮硬度不够
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改用硬度更高的接触轮
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砂带速度(或接触轮)
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降低砂带速度或接触轮的速度 速度过高
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进给压力不够
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增加进给压力
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冷却剂不合适或冷却剂喷射方向不对
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增加冷却剂或改变喷射方向
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选用了不适当的接触轮
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选用宽槽接触轮,选用直径小的接触轮
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掉砂
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可能原因
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建议解决办法
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所用砂带品种或型号不适当
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选用合适的产品 |
砂带过软 |
选用合适的产品 |
切削深度过大 |
调整切削深度 |
进给速度太快 |
降低进给速度 |
接触轮太硬 |
选用硬度低的接触轮 |
接触轮磨损 |
修磨或更换接触轮 |
总在一个地方磨削 |
振动砂带----使用整个砂带表面 |
接触轮直径太小 |
选用直径大的接触轮 |
接触轮槽太宽 |
选用槽窄的接触轮 |
砂带断裂
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可能原因
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建议解决办法
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操作时,砂带折皱或边缘损坏 |
安装前,检查砂带 |
产品不合适或接头方式不合适 |
选用合适的产品 |
砂带张力不足或过大 |
调整张力 |
切削过深 |
降低切深或进给速度 |
砂带(搭接)装反了 |
使箭头方向与接触轮运转方向一致 |
砂带贮存不合适 |
按贮存条件贮存 |
砂带振动过度 |
选用低硬度接触轮,检查机器振动情况 |
工件厚度相差过大 |
注意进给;尽可能将不同厚度工件分开加工 |
砂带摆动反复无常 |
检查摆动系统,更换砂带 |
摩擦热积聚 |
降低进给速度和切削深度,采用冷却剂或冷却装置 |
磨削区域有磨屑积聚 |
改变冷却流方向或增加冷却液,增加或调整吸尘力
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由于过热,导致工件变形 |
改变冷却流方向或增加冷却液 |
外来杂物损坏砂带内侧 |
定期清理,清除杂物;检查抽尘装置 |
砂带纵向开裂
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可能原因
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建议解决办法
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所用砂带品种或型号不适当 |
选用合适的产品 |
砂带过软 |
选用合适的产品 |
接触轮磨损 |
修磨或更换接触轮 |
接触轮上有毛刺 |
修磨或更换接触轮 |
磨削或进给压力过大 |
降低压力 |
切深过大 |
调整切深 |
总在一个地方磨削 |
振动砂带----使用整个砂带表面 |
工件厚度相差过大 |
尽可能将不同厚度工件分开加工 |
接触轮与支撑轮不平行 |
调整设备 |
砂带起皱和起折
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可能原因
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建议解决办法
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砂带过软 |
选用合适的产品 |
磨料粒度太细 |
换用粗粒度砂带 |
接触轮成锥形 |
修磨接触轮 |
接触轮与支撑轮不平行 |
调整设备 |
支撑轮磨损(中间细,两头粗) |
修磨支撑轮 |
砂带张力不足 |
增大张力 |
磨屑或脏物在轮上积聚 |
清洁接触轮与支撑轮 |
砂带摆动不均匀
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调整摆动系统 |
接触轮与支撑轮上的轴承磨损 |
更换轴承 |
砂带变形(总在一个地方磨削) |
均匀使用整个砂带表面以使砂带及接触轮的磨损均匀 |
砂带安装未到位 |
冲气张紧前,将砂带拉到位 |
所用砂带品种或型号不适当 |
选用合适的产品 |
砂带上湿度不均匀 |
更换新砂带,检查贮存条件 |
砂带滑移
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可能原因
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建议解决办法
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砂带张力不足 |
增大张力 |
冷却液喷射方向不对;接触轮与砂带之间有冷却液 |
调整冷却液喷射方向 |
接触轮磨损 |
修磨接触轮 |
工件厚度相差过大 |
尽可能将不同厚度工件分开加工 |
砂带非正常摆动
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可能原因
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建议解决办法
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张力不足 |
增大张力 |
磨削压力过度或不足 |
调整压力 |
所用砂带品种或型号不适当 |
选用合适的产品 |
磨削压力不均匀,导致砂带变形 |
均匀使用砂带 |
支撑轮表面磨损 |
更换支撑轮 |
磨屑集聚在支撑轮上或砂带背面 |
调整冷却液喷射方向,增加冷却液 |
砂带过长 |
检查砂带长度,更换砂带 |
接触轮表面磨损 |
修磨或更换接触轮 |
工件厚度相差过大 |
尽可能将不同厚度工件分开加工 |
砂带损坏或边缘有裂口 |
更换砂带 |
摆动轮过于张紧 |
降低张力 |
摆动装置调节不合适,导致砂带摆动时去时快,返回时慢,或者相反 |
调节摆动装置 |
喇叭口 |
检查砂带的揉曲和贮存,更换砂带 |
打滑
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检查支撑轮上的缓冲槽 |
接触轮成锥形 |
修磨或更换接触轮 |
微型开关失灵 |
定期检查微型开关 |
射流跟踪失灵,赃物或外来物堵塞气嘴 |
检查空气管路和接点是否漏气;检查空气喷口是否畅通;保持气嘴清洁
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光电池不工作 |
经常用软布或酒精擦洗或将气嘴对着光电池或反射器;必要时,更换光电池 |
砂带振动
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可能原因
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建议解决办法
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工作速度太快 |
降低进给速度 |
接触轮轴承或支撑轮轴承松动或缺少润滑
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润滑、紧固轴承 |
磨削或进给压力过大 |
减轻压力 |
接触轮失去平衡 |
修磨或更换接触轮 |
接触轮太硬 |
换用软接触轮 |
机器振动 |
检查并调整机器 |
砂带张紧不够 |
增大张力 |
磨料粒度太细 |
选用粗粒度 |
接头方式不适合 |
选用合适的接头方式 |
进给或驱动不均匀 |
调整设备 |
接触轮需修整 |
修磨或更换接触轮 |
盘刹转子扭曲导致接触轮振动 |
更换转子 |
工件表面光洁度问题
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可能原因
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建议解决办法
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上道工序的磨痕未完全磨掉 |
改变磨料粒度序列 |
砂带超过使用寿命 |
更换砂带 |
冷却液供给不均或不够 |
调整冷却液喷射方向,增加冷却液 |
使用了脏冷却液
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检查过滤系统,过滤或更换冷却液 |
砂带振动 |
检查支撑轮和砂带张紧,更换砂带 |
磨削压力过大 |
降低压力 |
接触轮修磨不好 |
修磨或更换接触轮 |
砂带边缘撕破 |
更换砂带 |
砂带张紧不够 |
增大张力 |
接触轮太硬 |
换用较软的接触轮 |
砂带堵塞或磨钝 |
调整磨削压力或经常更换砂带 |
接触轮或输送平台遭污染 |
注意保持清洁 |
砂带接头处过厚 |
更换砂带 |
工件公差问题
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可能原因
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建议解决办法
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磨料粒度太细 |
换用粗粒度 |
砂带张紧不够或不足 |
调整张力 |
砂带尺寸合适或接头方式不合适 |
换用合适的砂带 |
工件硬度不够 |
增加工件硬度 |
送料台或传送带太松或太紧 |
调整设备 |
带速太快 |
降低速度 |
冷却液供给不均或不够 |
调整冷却液喷射方向,增加冷却液 |
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