关于普通砂轮磨床的砂带改造技术分析
发布时间：2016-03-04杨泽
（浙江格洛斯无缝钢管有限公司）
摘 要：随着我国经济的不断发展，传统工业中的机械加工业技术不断变革。目前国内外砂轮磨削技术已经开始向着自动化、数控化与智能化、精密化方向发展，极大地促进了加工质量与效率的提高。文章基于普通砂轮磨床与精密砂带磨床加工技术的前提下，提出了砂带磨床的改进方案，以促进生产效率的提升，降低加工成本。
关键词：普通；砂轮；磨床；砂带；改进；效率
引言
随着全球经济的不断发展，我国机械加工企业的竞争压力不断增大。通过技术革新有助于实现企业制造水平与国外先进水平差距不断缩小，提高市场竞争力，创造更大的经济价值。目前我国生产金属加工用砂带磨床的企业一共为66家。传统的磨床砂带已经不再满足现代生产企业与市场的需求，需要进一步改善，才能充分体现出机械现代化的优势。文章通过对砂带改造方案的提出，以期不断进行推广，实现我国机械加工业的不断进步。
1 国内外磨削技术发展研究
在上个世纪六十年代以来，欧洲、美国、日本等发达国家对于砂带磨床技术以及砂带制造技术方面都取得了长足的进步。砂带磨床不断走向小型化、高效化发展美国生产的砂带磨床Z大宽度达到了5.0米，Z高功率为200KW，磨床的拥有量不断增加。砂带磨床体现出了巨大优势，除了除锈、抛光等，还能够与现代化的技术充分结合。砂带磨削技术已经成为现代工业发展的重要标志，是衡量一个国家砂带磨削技术发展水平的标准。各国的砂带品牌在我国的销售业绩不断提升。而我国对于砂带磨削技术发展相对较晚，近年来开始受到了我国机械、制造行业的关注，一些部门、企业与研究机构开始重视其研究与发展。多个单位已经开始了砂带制备磨削技术的开发工作。[1]但与国外发达国家的发展水平仍然有着不小的差距。磨削机理与工艺的研究远未达到全面的程度，砂带的品种规格不全，质量需要进一步提高，加工精度不高，工程化应用需要进一步发展。基于以上，对普通砂轮磨床的砂带改造十分有必要。
2 砂带磨床基础
砂带磨削技术的主要特点是生产效率高，加工成本较低，目前已经在各个行业得到了广泛的应用，尤其是对于一些大型薄板、带材等。随着砂带制造质量的不断提高，砂带磨削技术不断发展成熟。只是对于砂带磨削技术的专业人员较少，一些中小企业对于单件小批量的细长轴、重型零件的精加工并没有相应的精加工机床。通过采用砂带磨削技术对普通的砂轮磨床进行改造，充分利用资源，实现加工精度与质量的不断提高。
精密砂带采用微细的磨粒，能够去除工件表面的极小的结构，并不对精磨后的尺寸进行大的改变，砂带磨削是把环砂带套在接触轮与张紧轮的外上，通过一定的压力，使调速的砂带表面与工件的加工表面充分接触，产生的摩擦运动来对工件表面进行加工。目前砂带的磨削有两种主要的方法，一种是轮压式，一种是带压式。轮压式磨削的接触压力相对大一些，在单位时间内的磨削去除量大，效率更高一些。而带压式磨削是张紧轮支架向工件方面有一定的倾角，它的接触压力相对较小，单位时间内去除的金属量也就低一些。主要用于磨削圆弧面等精加工抛光工艺。
3 砂带磨床技术改进方案
3.1砂带磨削技术改进的主导思想
我国目前对于砂带生产企业与相关的工艺研究已经取得了一定的进步。不断应用新型基体，目前我国的国产纸在强度与耐水性方面都达不到砂带的生产要求，需要进一步研究，而国外出现的聚酯超强化薄膜基金刚石砂带与立方氮化硼金属基砂带，在加工非金属材料方面都体现出了良好的性能优势。通过在纸浆中增加添加剂、在布基砂带中增加聚酯纤维怀尼龙纤维，目前已经将其打造成为重负荷砂带的良好基体材料；[2]国外企业把人工合成的浆料充分加入到了砂带的生产中，工艺发展已经逐步成熟；对砂带磨料的改善可以充分利用高分子粘结剂，强力高效砂带磨削的性能与粘结剂有着密切的关系，国内的砂带使用寿命短主要就是粘结剂的质量不能满足要求；以锆刚玉磨料与微晶结构烧结陶瓷磨料已经成为砂带磨料的重要方向；另外，砂带的表面涂层也不断进步，我国国内的生产企业需要充分与国外的砂带制造商进行充分合作，近年来国外出现了一种特殊功能的涂层，可以使砂带具有一定的特殊性能，如阻止磨削与工再焊粘结，可以有效减少磨料的磨损，消除静电吸附。在进行砂带的生产技术改进方面，要充分认识到以上先进技术革新的重要性，以其为主导思路进行充分改进。[3]
3.2磨床砂带改造方案
由于是对普通的砂轮磨床进行改造，首先要保持原来的机床完整性，在改造中尽可能保持结构简单化，满足拆装性方便的要求，操作起来简单，应用方便。其中重要的环节是对接触轮进行设计改造。根据相关的工艺要求，可以做成铝基镶橡胶接触轮，同时在铝基上加工数条沟槽，避免橡胶脱落。要根据不同的要求进行合理选择接触轮的硬度。接触轮的直径会对砂带的线速度产生直接的影响，线速度保持在15-30米/秒为宜，经过计算，我们采用直径为270mm的接触轮，线速度可以达到20.4米/秒，同时以硬度为Hs80为试验对象经过实践，可以把硬度提高到Hs85-90为宜。[4]
张紧轮主要是使砂带能够有一个较为紧张的工作环境，把张紧轮做成鼓形，可以给砂带起到定位的作用，避免沿轴向发生滑移或脱落的问题。
4 普通砂轮磨床砂带改造效果对比
通过实验研究，砂带改造方案可以有效提高磨削生产效率。砂带在运行时，其过程与车削较为相似，每一个磨粒都相当于一把车刀，砂带上的磨粒相对较多，宽为100mm，长为1240mm的砂带可以有近50万颗粒度为50的磨粒参与到切削中，每分钟可以对3亿个微细切削产生作用，比车刀效率更高。
砂带磨削机床的功率利用率更高。机床的主电机功率主要包括工削有效功率、在传动过程中摩擦损失的空载功率、切削载荷增加的机械摩擦消耗功率之和。相对于其他的机床效率更高，更节能。在加工企业不断降低生产成本的背景下，应用效果更加理想。[5]
5 砂带磨削技术发展趋势
在未来的金属加工发展中，数控技术与砂带磨削技术将会充分结合，利用人工智能与传感技术，实现智能磨削。随着市场要求的不断提高，磨削的精密度将向着超精密化方向发展，超精密磨削的粗糙度在0.012-0.025微米之间，镜面磨削可以达到0.012微米以下，[6]超声振动磨削与液体抛光加工将成为未来发展的方向。新型的磨料中的陶瓷刚玉磨料在化学陶瓷化处理后，经过晶体瓷胶仪破碎后形成韧性、自锐性较高的磨料，使用寿命更长。
6 结束语
砂带磨削技术体现出了极高的加工效率与应用前景，我国目前对于砂带生产的研究还不够成熟，很多砂带磨削加工与关键技术还需要进一步完善。在未来，磨削的强度、高效与精密度方向都将进一步提高。普通砂轮磨床的砂带改造技术将进一步推广，实现金属加工效益的进一步提高，市场竞争力进一步增强。
参考文献
[1]王惠.普通砂轮磨床的砂带改造技术[J].中国制造业信息化，2009，21：71-73+78.
[2]曾婕.浅谈精磨车床的改造[J].装备制造技术，2010，11：112-113+116.
[3]任守良.钛合金砂带磨削研究[D].南京航空航天大学，2007.
[4]霍文国.钛合金干式磨抛加工技术研究[D].南京航空航天大学，2010.
[5]周戈强.气介质电火花修整金刚石砂轮实验研究[D].西安工业大学，2013.
[6]钟建琳，常城，韩秋实.凸轮轴制造技术研究综述[J].机械研究与应用，2013，01：100-102.
引言
随着全球经济的不断发展，我国机械加工企业的竞争压力不断增大。通过技术革新有助于实现企业制造水平与国外先进水平差距不断缩小，提高市场竞争力，创造更大的经济价值。目前我国生产金属加工用砂带磨床的企业一共为66家。传统的磨床砂带已经不再满足现代生产企业与市场的需求，需要进一步改善，才能充分体现出机械现代化的优势。文章通过对砂带改造方案的提出，以期不断进行推广，实现我国机械加工业的不断进步。
1 国内外磨削技术发展研究
在上个世纪六十年代以来，欧洲、美国、日本等发达国家对于砂带磨床技术以及砂带制造技术方面都取得了长足的进步。砂带磨床不断走向小型化、高效化发展美国生产的砂带磨床Z大宽度达到了5.0米，Z高功率为200KW，磨床的拥有量不断增加。砂带磨床体现出了巨大优势，除了除锈、抛光等，还能够与现代化的技术充分结合。砂带磨削技术已经成为现代工业发展的重要标志，是衡量一个国家砂带磨削技术发展水平的标准。各国的砂带品牌在我国的销售业绩不断提升。而我国对于砂带磨削技术发展相对较晚，近年来开始受到了我国机械、制造行业的关注，一些部门、企业与研究机构开始重视其研究与发展。多个单位已经开始了砂带制备磨削技术的开发工作。[1]但与国外发达国家的发展水平仍然有着不小的差距。磨削机理与工艺的研究远未达到全面的程度，砂带的品种规格不全，质量需要进一步提高，加工精度不高，工程化应用需要进一步发展。基于以上，对普通砂轮磨床的砂带改造十分有必要。
2 砂带磨床基础
砂带磨削技术的主要特点是生产效率高，加工成本较低，目前已经在各个行业得到了广泛的应用，尤其是对于一些大型薄板、带材等。随着砂带制造质量的不断提高，砂带磨削技术不断发展成熟。只是对于砂带磨削技术的专业人员较少，一些中小企业对于单件小批量的细长轴、重型零件的精加工并没有相应的精加工机床。通过采用砂带磨削技术对普通的砂轮磨床进行改造，充分利用资源，实现加工精度与质量的不断提高。
精密砂带采用微细的磨粒，能够去除工件表面的极小的结构，并不对精磨后的尺寸进行大的改变，砂带磨削是把环砂带套在接触轮与张紧轮的外上，通过一定的压力，使调速的砂带表面与工件的加工表面充分接触，产生的摩擦运动来对工件表面进行加工。目前砂带的磨削有两种主要的方法，一种是轮压式，一种是带压式。轮压式磨削的接触压力相对大一些，在单位时间内的磨削去除量大，效率更高一些。而带压式磨削是张紧轮支架向工件方面有一定的倾角，它的接触压力相对较小，单位时间内去除的金属量也就低一些。主要用于磨削圆弧面等精加工抛光工艺。
3 砂带磨床技术改进方案
3.1砂带磨削技术改进的主导思想
我国目前对于砂带生产企业与相关的工艺研究已经取得了一定的进步。不断应用新型基体，目前我国的国产纸在强度与耐水性方面都达不到砂带的生产要求，需要进一步研究，而国外出现的聚酯超强化薄膜基金刚石砂带与立方氮化硼金属基砂带，在加工非金属材料方面都体现出了良好的性能优势。通过在纸浆中增加添加剂、在布基砂带中增加聚酯纤维怀尼龙纤维，目前已经将其打造成为重负荷砂带的良好基体材料；[2]国外企业把人工合成的浆料充分加入到了砂带的生产中，工艺发展已经逐步成熟；对砂带磨料的改善可以充分利用高分子粘结剂，强力高效砂带磨削的性能与粘结剂有着密切的关系，国内的砂带使用寿命短主要就是粘结剂的质量不能满足要求；以锆刚玉磨料与微晶结构烧结陶瓷磨料已经成为砂带磨料的重要方向；另外，砂带的表面涂层也不断进步，我国国内的生产企业需要充分与国外的砂带制造商进行充分合作，近年来国外出现了一种特殊功能的涂层，可以使砂带具有一定的特殊性能，如阻止磨削与工再焊粘结，可以有效减少磨料的磨损，消除静电吸附。在进行砂带的生产技术改进方面，要充分认识到以上先进技术革新的重要性，以其为主导思路进行充分改进。[3]
3.2磨床砂带改造方案
由于是对普通的砂轮磨床进行改造，首先要保持原来的机床完整性，在改造中尽可能保持结构简单化，满足拆装性方便的要求，操作起来简单，应用方便。其中重要的环节是对接触轮进行设计改造。根据相关的工艺要求，可以做成铝基镶橡胶接触轮，同时在铝基上加工数条沟槽，避免橡胶脱落。要根据不同的要求进行合理选择接触轮的硬度。接触轮的直径会对砂带的线速度产生直接的影响，线速度保持在15-30米/秒为宜，经过计算，我们采用直径为270mm的接触轮，线速度可以达到20.4米/秒，同时以硬度为Hs80为试验对象经过实践，可以把硬度提高到Hs85-90为宜。[4]
张紧轮主要是使砂带能够有一个较为紧张的工作环境，把张紧轮做成鼓形，可以给砂带起到定位的作用，避免沿轴向发生滑移或脱落的问题。
4 普通砂轮磨床砂带改造效果对比
通过实验研究，砂带改造方案可以有效提高磨削生产效率。砂带在运行时，其过程与车削较为相似，每一个磨粒都相当于一把车刀，砂带上的磨粒相对较多，宽为100mm，长为1240mm的砂带可以有近50万颗粒度为50的磨粒参与到切削中，每分钟可以对3亿个微细切削产生作用，比车刀效率更高。
砂带磨削机床的功率利用率更高。机床的主电机功率主要包括工削有效功率、在传动过程中摩擦损失的空载功率、切削载荷增加的机械摩擦消耗功率之和。相对于其他的机床效率更高，更节能。在加工企业不断降低生产成本的背景下，应用效果更加理想。[5]
5 砂带磨削技术发展趋势
在未来的金属加工发展中，数控技术与砂带磨削技术将会充分结合，利用人工智能与传感技术，实现智能磨削。随着市场要求的不断提高，磨削的精密度将向着超精密化方向发展，超精密磨削的粗糙度在0.012-0.025微米之间，镜面磨削可以达到0.012微米以下，[6]超声振动磨削与液体抛光加工将成为未来发展的方向。新型的磨料中的陶瓷刚玉磨料在化学陶瓷化处理后，经过晶体瓷胶仪破碎后形成韧性、自锐性较高的磨料，使用寿命更长。
6 结束语
砂带磨削技术体现出了极高的加工效率与应用前景，我国目前对于砂带生产的研究还不够成熟，很多砂带磨削加工与关键技术还需要进一步完善。在未来，磨削的强度、高效与精密度方向都将进一步提高。普通砂轮磨床的砂带改造技术将进一步推广，实现金属加工效益的进一步提高，市场竞争力进一步增强。
参考文献
[1]王惠.普通砂轮磨床的砂带改造技术[J].中国制造业信息化，2009，21：71-73+78.
[2]曾婕.浅谈精磨车床的改造[J].装备制造技术，2010，11：112-113+116.
[3]任守良.钛合金砂带磨削研究[D].南京航空航天大学，2007.
[4]霍文国.钛合金干式磨抛加工技术研究[D].南京航空航天大学，2010.
[5]周戈强.气介质电火花修整金刚石砂轮实验研究[D].西安工业大学，2013.
[6]钟建琳，常城，韩秋实.凸轮轴制造技术研究综述[J].机械研究与应用，2013，01：100-102.