金钢砂：砂带磨削机理

砂带磨削是利用砂带这一特殊形式的涂附磨具，根据下件的几何形状，用相应的接触方式使高速运动的砂带与工件表面相接触，并产生相对摩擦，从而进行磨削和抛光的一种切削加工技术。20世纪60年代以来，随着静电植砂技术及涂附磨具技术的出现和发展，欧、美、日等在砂带制造技术及砂带磨床制造技术上均取得了巨大的进步，我国的砂带磨削技术也于20世纪70年代末开始发展，如今，砂带磨削作为有着“万能磨削”和冷态磨削”之称的新型磨削工艺，在现代制造工业中已经被当作与砂轮磨削同等重要的加工方法，在各行各业中发挥着越来越大的作用，发展前景广阔。下面，笔者具体介绍砂带磨削的机理、特点及关键技术。
 

1 砂带磨削机理
 

砂带是砂带磨削的主体，它是一种特殊的、多刀多刃的切削工具，主要由基体、结合剂和磨粒三部分组成。砂带磨削时，磨粒在一定压力作用下作切削运动，与工件表面相互作用，实现对工件表面磨削和抛光。根据磨粒与工件表面接触时干涉程度的不同，可以分为三个阶段，即滑擦、耕犁和切削。耕犁：随着磨削用量的增加，磨粒与工件表面干涉增大，材料表面发生塑性流动产生挤压式运动，从磨粒的下方和两侧挤出，磨粒在工件表面犁出“刻线”，切除少量材料;切削：在一定压力作用和温度条件下，磨粒与工件表面间产生足够的干涉，开始真正地“切削”，材料在磨粒的前方产生断裂，形成切屑，有较大的材料去除率。在磨削加工过程中，不同磨粒的作用可能不同，即一部分磨粒起滑擦作用，一部分进行耕犁，还有一些进行切削，即使同一颗磨粒的不同部位以及同一部位在不同加工时间所起的作用也不尽相同。对于磨削的机理、切屑的形成、磨削力、磨削温度、磨削热等问题的解释涉及到物理学、数学、弹塑性力学、断裂力学、摩擦学、计算机科学等基础科学，较为复杂。
 

2 砂带磨削的特点
 

由于静电植砂的砂带可以保证磨粒在砂带上的排列均匀，锐端向外，加工时大量磨粒能同时发生切削作用;较长的砂带周长使磨料得到良好的冷却;柔性的砂带容易适应不同形状的工作，因而，砂带磨削优点显著，主要表现在以下几个方面：
 

2.1 磨削效率高
 

砂带磨削效率高表现在它的切除率、磨削比(切除工件重量与磨料磨损重量之比)和机床功率利用率三个方面都较高。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。
 

2.2 工艺灵活性大、适应性强
 

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。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。
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