砂带磨床设计特征及原理分析论文
砂带磨床设计特征及原理分析论文 【摘要】本文从国内外发展和应用的现状出发，阐述了砂带磨削的原理、特点 及砂带机床的主要机构，并介绍了一个砂带磨床设计的实例。【关键词】砂带磨削磨床磨削加工 一、前言 砂带磨削是根据工件形状，用相应的接触方式及高速运动的砂带对工件表 面进行磨削和抛光的一种新工艺。随着汽车、建材、装饰工业、模具工业及其它 轻工业的进步和发展，对金属和非金属材料特别是难加工材料表面机械加工质量、 生产率及劳动环境提出了越来越高的要求，用一般传统的切削加工方法已难以满 足这些要求。在过去的五、六十年内，砂带磨削作为一种新工艺，在这些加工领 域发挥着越来越大的作用。砂带磨床主要用来作为粗磨、去毛刺、大余量磨削、 精磨、细磨、装饰抛光、无心磨以及成形磨削之用。在现代工业中，砂带磨削技 术以其独具的加工特点被视为是一种很重要的加工方法。国外有专家曾把砂带磨 床比做“未来的巨人”来加以评述。
二、砂带磨削原理 1.主轴传动装置。有单速或具有较大灵活性的变速传动，有时装有可逆电 动机，以改变砂带的运动方向。皮带速度为10～50m/min，通常取16～30m/min， 主传动装置的功率，在每10mm宽的砂带上是0.3～0.7kW。
2.砂带张紧装置。保持磨削及导向时砂带的适当张力在砂带磨削过程中起 到重要作用，它影响到砂带的切削性能和加工零件表面粗糙度。当增加砂带拉力 时，可提高金属切除量，但同时也提高表面粗糙度值和磨料覆盖层的消耗量。
3.砂带导向装置。砂带工作时，惰轮或张紧轮应当可以调整，使砂带定位 及对中，根据砂带的宽度，这一装置可以手动或自动。砂带宽度大于200mm时， 通常使用自动导向装置，使接触轮与张紧轮之间的砂带自动对正。
4.接触轮。接触轮在磨削点上支承砂带，其本体是用铝或钢制成，轮上覆 盖橡胶、纤维、毛毡或其它材料制造的弹性圈(厚度为3～15mm)。根据需要，可 制成各种密度橡胶轮，轮的表面制成交错开槽式或平滑式。使用各种橡胶化合物 作为接触轮的覆盖面，以满足一定的磨削要求。5.若在砂带后面安装一块型板(钢、硬质合金或铸铁平板)来代替接触轮， 则可完成磨边、四边形、端面、平面及精磨工作，保证零件的平面度或直线性。
此外还有吸尘系统等。
三、砂带磨削特点 1.加工效率高。经过精选的针状砂粒采用先进的“静电植砂法”，使砂粒均 匀直立于基底、且锋口向上、定向整齐排列，等高性好，容屑间隙大，接触面小， 具有较好的切削性能。应用这一多刀多刃的切削工具进行磨削加工，对钢材的切 除率已达每mm宽砂带200～600mm3/min。
2.加工表面质量高。砂带磨削时接触面小摩擦发热少，且磨粒散热时间间 隔长，可以有效地减少工件变形及烧伤，故加工精度高，尺寸精度可达±0.002mm;
平面度可达0.001mm。另外，砂带在磨削时是柔性接触，具有较好地磨削、研磨 和抛光等多重作用，再加上磨削系统振动小，磨削速度稳定使得表面加工质量粗 糙度值小，残余应力状态好，工件的粗糙度可达Ra0.4～0.1μm，且表面有均匀的 粗糙度。但由于砂带不能修整，故砂带磨削加工精度比砂轮磨削略低。
3.工艺灵活性大，适应性强。砂带磨削可以方便地用于平面、外圆、内圆 磨削、复杂的异形面加工、切削余量20mm以下的粗加工磨削、去毛刺和为镀层 零件的预加工、抛光表面、消除板坯表面缺陷、刃磨和研磨切削工具、消除焊接 处的凸瘤、代替钳工作业的手工劳动。除了有各种通用、专用设备外，设计一个 砂带磨头能方便地装于车床、刨床和铣床等常规现成设备上，不仅能使这些机床 功能大为扩展，而且能解决一些难加工零件如超长、超大型轴类、平面零件、不 规则表面等的精密加工。
4.砂带有很大的弹性，因而整个系统有较高的抗振性。
5.砂带尺寸可很大，适用于大面积高效率加工，且设备简单，操作安全， 使用维护方便，更换砂带和培训机床操作人员花费时间较少。
6.在加工过程中砂带增长，外形和尺寸达不到高精度，加工零件上的尖锐 突出部位和用细粒度磨料精磨困难，砂带的坚固性比较低，同时在大多数情况下 砂带不可能修正，所以使用期限短。四、砂带磨床设计 根据某厂要求，对该厂的反应罐内壁采用了砂带磨削加工，目的是去除该 零件内壁氧化皮等表面缺陷，以有利于内壁搪瓷。该零件尺寸较大，原来采用砂 轮磨削加工，加工中噪声很大，切屑到处飞扬，工作环境极差。该机床设计主要 有下面三部分内容: 1.传动设计 (1)砂带的主运动。由电动机直接带动砂带机构运动，由于反应罐直径大， 轴向较长，因此电动机前端的轴为悬臂式，焊接的机座结构刚性要好，尤其要注 意焊接引起的内应力。
(2)砂带的进给运动。砂带的进给运动通过由丝杠螺母机构组成的小车机 构带动整个砂带机构沿反应罐轴向运动。为了在加工结束时使砂带机构以快速返 回，因此该机床设有快速电机，快速电机与进给电机之间通过超越离合器连接。
(3)工件的进给运动。由于工件较大，所以单独设立电动机通过皮带轮及 齿轮降速带动反应罐转动。
2.主要机构设计 (1)砂带张紧装置。此机构主要是通过丝杠和弹簧来调整接触轮与工件的 相对位置，以及使张紧轮保持一定的张力。
(3)主要技术参数选择 砂带速度20～30m/s，砂带长度2500～3150mm，宽度200mm，砂带电动机 功率7.5kW。
五、结束语 砂带磨削作为一门新技术，在国际上已有各类砂带机产品应用，国内尚处 在推广应用阶段，它的优越性已逐步被人们所认识。如果这一新技术得到进一步 推广应用，必将对我国的制造业产生较大影响，同时也会对目前不景气的各中小 企业降低成本、提高效率及提高产品加工精度起到重要作用。