砂帶磨削技術(shù)的產(chǎn)生

    砂帶磨削屬于涂附磨具（俗稱砂紙、砂布）磨削的一種形式，早在1760年，世界上就出現(xiàn)了第一張砂紙，但當(dāng)時(shí)僅局限于手工操作。直到1900至1910年才進(jìn)入機(jī)械使用砂紙和砂布的時(shí)代，并首次以環(huán)狀帶形方式應(yīng)用于木材行業(yè)，這種采用環(huán)狀帶形砂布的機(jī)械磨削方式即為砂帶磨削的雛形。1930年后，砂帶磨削逐步向金屬加工方面發(fā)展,第二次世界大戰(zhàn)中，美國(guó)率先在兵器制造中使用砂帶磨削，取得明顯效果。1950初，靜電植砂的方法的出現(xiàn)把砂帶磨削推向了一個(gè)新的階段，砂帶磨削應(yīng)用逐漸普遍。以后歐洲幾個(gè)工業(yè)國(guó)和日本也相繼開展了砂帶磨削技術(shù)的研究和應(yīng)用，砂帶磨削技術(shù)隨之逐漸發(fā)展成為一個(gè)門類齊全、技術(shù)體系較為完整和獨(dú)立的加工技術(shù)領(lǐng)域。

    砂帶磨削的基本要素和特征

（1）砂帶

    砂帶是特殊形態(tài)的多刀、多刃切削工具，其切削功能主要由黏附在基底上的磨粒來(lái)完成。作為單顆磨粒的切削行為，可以把它比喻為一般切削加工刀具的微型體的切削行為。砂帶作為一種單層磨料的磨具，由磨料、基體材料三要素組成。在具有可撓性且較為平坦的布料或紙料基體表面上，平整地排列著長(zhǎng)徑立起的磨粒，靠粘結(jié)劑和基體材料保持可撓性和彈性。作為涂附磨具的主要品種，其性能是由各部分要素的組成各異，使得砂帶這種涂附磨具的性能可滿足各種工件材料在不同加工條件下進(jìn)行磨削加工的要求，同時(shí)也形成了砂帶磨削區(qū)別于砂輪磨削和其它涂附磨具磨削的諸多特點(diǎn)。

（2）張緊張（或張緊結(jié)構(gòu)）

    如同平皮帶機(jī)械傳動(dòng)原理一樣，要讓砂帶穩(wěn)定地作磨削運(yùn)動(dòng)，僅有驅(qū)動(dòng)輪不行，還必須要有張緊輪使砂帶緊張，形成一定的初張力。

（3）接觸輪

    支撐砂帶并使之緊貼被磨工件實(shí)現(xiàn)磨削的基本條件。砂帶以何種方式接觸工件進(jìn)行磨削，是砂帶磨削的一個(gè)十分重要的因素。

（4）驅(qū)動(dòng)輪（或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)）

    驅(qū)動(dòng)輪是驅(qū)動(dòng)砂帶運(yùn)動(dòng)進(jìn)行磨削過(guò)程中為達(dá)到磨削目的所必須滿足的基本條件。它可以是張緊輪或接觸輪兼用，也可以是單獨(dú)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。

（5）磨削參數(shù)

    指砂帶磨削過(guò)程中未達(dá)到磨削目的所必須滿足的基本條件。它包含了砂帶的削線速度v、工件進(jìn)給速度v、磨削深度a等。

（6）磨削對(duì)象

即被加工工件。

2.砂帶磨削的基本特征

    砂帶磨削是由砂帶、驅(qū)動(dòng)輪、張緊輪、接觸輪磨削參數(shù)以及工件所構(gòu)成的一個(gè)加工過(guò)程，其基本特征可以概括為：將砂帶套在張緊輪和接觸輪的外表面上，是砂帶張緊并運(yùn)動(dòng);根據(jù)工件形狀和加工要求以相應(yīng)的接觸方式和一定的磨削參數(shù)對(duì)工件進(jìn)行磨削和拋光。

砂帶磨削去除工件表面材料的基本過(guò)程是：磨粒在與工件表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，磨粒和工件表面間產(chǎn)生一定的干涉。按干涉的程度，可將其劃分為三個(gè)不同的階段。

（1）滑擦

    砂帶剛開始接觸工件，干涉很少，磨粒只摩擦工件表面，起“滑擦”作用。此時(shí)磨粒在工件上的摩擦將產(chǎn)生切除材料的彈性和塑性變形。

（2）耕犁

    隨著機(jī)床進(jìn)給、切削厚度的增加，干涉增大，這時(shí)磨粒在工件表面上犁出“刻線”，稱為“耕犁”。此時(shí)工件材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，材料產(chǎn)生一個(gè)擠壓性的運(yùn)動(dòng)，而從磨粒下方向的前面和兩側(cè)擠出，同時(shí)切除少量材料。

（3）切削

    在一定壓力的作用下，當(dāng)有足夠的干涉并伴隨一定的切削溫度時(shí)，開始真正的“切削”，此時(shí)在滑動(dòng)磨粒前方的工件材料產(chǎn)生斷裂而形成切削，以此達(dá)到去除工件表面材料的目的。砂帶上的眾多磨粒，在與工件接觸的瞬間，一部分磨粒進(jìn)行切削，另一部分犁出溝槽，還有一些只起滑擦作用，甚至同一顆磨粒的不同部位以及同一部位在不同的加工時(shí)間犁所起的作用也不相同。除此之外，砂帶的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又起了擦凈切削作用，將前進(jìn)者的磨粒前方的切削清除干凈。周而復(fù)始，形成了完整的砂帶磨削過(guò)程。

1.1.3砂帶的基本形式

    砂帶作為涂附磨具的一種形式，一方面，常規(guī)涂附磨具磨削的基本方式砂帶磨削同樣都能實(shí)現(xiàn)。另一方面，由于砂帶是涂附磨具更高層次的體現(xiàn)，因而其磨削的方式就顯得更加豐富多彩。從不同的角度，砂帶磨削的應(yīng)用方式不同。以下是常見(jiàn)的應(yīng)用方式。

按基本結(jié)構(gòu)形式，砂帶磨削可以分為 閉式和開式兩類。開式砂帶磨削多用于精密和超精密加工，采用這種方式，由于砂帶是以成卷形式應(yīng)用，因而砂帶的使用周期長(zhǎng)，可以省去許多換帶的時(shí)間。閉式砂帶磨削在高效強(qiáng)力磨削和精密磨削兩方面都有極為廣泛的應(yīng)用，是砂帶磨削的主流。閉式和開式砂帶磨削均可進(jìn)行外圓、內(nèi)孔、平面和型面等各種表面加工，應(yīng)用范圍十分廣泛。在這兩大類方式中又可以分為接觸輪式、壓磨板式和自由式等磨削方式。

1.接觸輪式

    砂帶通過(guò)接觸輪與工件接觸進(jìn)行磨削?？捎糜诩庸すぜ耐鈭A、內(nèi)孔、平面，還可以將接觸輪制成一定的形狀對(duì)工件曲面進(jìn)行成形加工。若采用浮動(dòng)接觸輪磨削還可用與對(duì)不規(guī)則型面的隨行加工。

2.壓磨板式

    磨削時(shí)砂帶通過(guò)壓磨板與工件接觸。壓磨板起加壓作用，一般用于平面加工，可增大接觸面積，提高磨削效率和工件幾何精度，特別是平面度。在壓磨板與砂帶之間加有一層具有彈性的填充材料和耐磨襯墊，這種磨削方法目前多用于片狀零件去除平面毛刺和飛邊，也可用于諸如卷帶、薄片材料的拋光加工。

3.自由式

    工件直接與柔性的砂帶接觸，不用任何物體支撐砂帶，利用砂帶張緊后自身的撓性對(duì)工件進(jìn)行磨削或拋光。這種方式在一定范圍內(nèi)很容易適應(yīng)工件的輪廓，尤其對(duì)不規(guī)則形狀的工件。多用于加工外成型表面和倒棱、去毛刺拋光等工序。大多數(shù)情況下，自由式砂帶磨削的材料切除率較小，但拋光的效果較好。接觸帶多采用類似于平皮帶或其它傳動(dòng)帶的形式，當(dāng)其被張緊后中間懸空部分比單一的砂帶張力要大，對(duì)工件的磨削壓力增大，材料切除率隨之增大。

    實(shí)際工程應(yīng)用中，上述三種形式并非孤立地被采用，而是結(jié)合具體加工情況，將一種、兩種甚至三種復(fù)合在一臺(tái)設(shè)備上使用，進(jìn)而充分發(fā)揮砂帶磨削的多重作用。采用接觸輪式與壓磨板式復(fù)合形式，綜合了接觸輪和磨削效率高和壓磨板式平面磨削凈、度高的優(yōu)點(diǎn)。

    砂帶磨削可以分為手動(dòng)磨削和機(jī)動(dòng)磨削。按磨削力的外加方式，砂帶磨削還可以分為恒力磨削和恒切除率磨削。所謂恒力磨削，實(shí)在砂帶在磨削過(guò)程中與工件始終保持恒定的磨削力（即接觸壓力）。管材、棒材外圓表面的打磨拋光，工業(yè)壓力容器內(nèi)壁打磨與整體拋光等都屬于這類。而恒切除率磨削是指在這個(gè)磨削過(guò)程中砂帶磨削去除材料在每一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)都是恒定的，也稱恒進(jìn)給量磨削。其值得大小取決于磨削深度和工件在縱橫兩個(gè)方向的進(jìn)給量，按給定磨削參數(shù)進(jìn)行的平面磨削，內(nèi)、外圓磨削等都是恒切除率磨削形式。此外，按磨削過(guò)程中有無(wú)冷卻液，砂帶磨削還可以分為干磨和濕磨。