精密和超精密砂带磨削精密和超精密砂带磨削precision and ultraprecisionbelt grinding 一、砂带磨削方式一、砂带磨削方式•闭式砂带磨削闭式砂带磨削–采用无接头或有接头的采用无接头或有接头的环形砂带环形砂带，通过张紧轮撑紧，由电动机通过接触轮，通过张紧轮撑紧，由电动机通过接触轮带动砂带高速回转，工件回转，砂带头架或工作台纵向及横向进给运动，带动砂带高速回转，工件回转，砂带头架或工作台纵向及横向进给运动，对工件进行磨削对工件进行磨削–效率高、噪声大、易发热，用于粗、半精和精加工效率高、噪声大、易发热，用于粗、半精和精加工•开式砂袋磨削开式砂袋磨削–采用成卷砂带，由电动机经减速机构通过卷带轮带动砂带作极缓慢的移动，采用成卷砂带，由电动机经减速机构通过卷带轮带动砂带作极缓慢的移动，砂带绕过接触轮并以一定的工作压力与工件被加工表面接触，工件回转，砂带绕过接触轮并以一定的工作压力与工件被加工表面接触，工件回转，砂带头架或工作台纵向及横向进给，从而对工件进行磨削砂带头架或工作台纵向及横向进给，从而对工件进行磨削–砂带在磨削过程中的连续缓慢移动，切削区不断出现新砂粒，磨削质量高砂带在磨削过程中的连续缓慢移动，切削区不断出现新砂粒，磨削质量高且稳定，磨削效果好。
效率不如闭式磨削，用于精密和超精密磨削且稳定，磨削效果好效率不如闭式磨削，用于精密和超精密磨削2024/9/62 •闭式砂带磨削闭式砂带磨削•分类：分类：•按砂带与工件接触形按砂带与工件接触形式式–接触轮式接触轮式–支承板（轮）式支承板（轮）式–自由浮动接触式自由浮动接触式–自由接触式自由接触式•按加工表面类型分：按加工表面类型分：–外圆、内圆、平面、外圆、内圆、平面、成形表面等磨削方式成形表面等磨削方式2024/9/63 •开式砂带磨削开式砂带磨削2024/9/64 2024/9/6二、砂带磨削特点二、砂带磨削特点1 1）砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削工件表面质）砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削工件表面质量高，表面粗糙度可达量高，表面粗糙度可达Ra 0.05Ra 0.05～～0.01μm0.01μm，砂带磨削又称，砂带磨削又称““弹性弹性””磨磨削削2 2）砂带制作时，用静电植砂法易于使磨粒有方向性，力、热作用小，）砂带制作时，用静电植砂法易于使磨粒有方向性，力、热作用小，有较好的切削性，有效地减小了工件变形和表面烧伤工件的尺寸精有较好的切削性，有效地减小了工件变形和表面烧伤。
工件的尺寸精度可达度可达5 5～～0.5μm0.5μm，平面度可达，平面度可达1μm1μm砂带磨削又有砂带磨削又有““冷态冷态”” 磨削磨削之之称3 3）砂带磨削效率高，无需修整，有）砂带磨削效率高，无需修整，有““高效高效””磨削磨削之称4 4）砂带制作简单方便，无烧结、动平衡等问题，价格也便宜，砂带磨）砂带制作简单方便，无烧结、动平衡等问题，价格也便宜，砂带磨削设备结构简单，有削设备结构简单，有““廉价廉价””磨削磨削之称5 5）砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围、很强的适应性，有）砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围、很强的适应性，有““万能万能””磨削磨削之称 不足：不足：砂带磨削不能加工窄退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、盲小孔、齿轮砂带磨削不能加工窄退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、盲小孔、齿轮等，等，对形状和位置精度要求高对形状和位置精度要求高的也不如精密砂轮磨削的也不如精密砂轮磨削5 2024/9/6三、砂带磨削机理三、砂带磨削机理图图3-26 3-26 砂轮磨削和砂带磨削的接触区砂轮磨削和砂带磨削的接触区和载荷分布情况和载荷分布情况 砂砂带带磨磨削削时时，，弹弹性性变变形形区区的的面面积积较较大大，，使使磨磨粒粒承承受受的的载载荷荷减减小小，，载载荷荷值值也也较较均均匀匀，，且且有有减减振振作作用用。
砂砂带带磨磨削削时时材材料料的的塑塑性性变变形形和和摩摩擦擦力力均均较较砂砂轮轮磨磨削削时时减减小小，，力力和和热热的的作作用用降降低低，，工工件件温温度度降降低低砂砂带带粒粒度度均均匀匀、、等等高高性性好好，，磨磨粒粒尖尖刃刃向向上上，，有有方方向向性性，，且且切切削削刃刃间间隔隔长长，，切切屑屑不不易易堵堵塞塞，，有有较较好好的切削性的切削性有有砂砂轮轮磨磨削削的的滑滑擦擦、、耕耕犁犁、、切切削削；；磨磨粒粒挤挤压压，，使使加加工工表表面面产产生生塑塑性性变变形形、、硬硬化化和和断断裂裂；；还还有有摩摩擦擦升升温温引引起起热热塑塑性流动 砂砂带带磨磨削削兼兼有有磨磨削削、、研研磨磨和和抛抛光光的的综合作用，是一种复合加工综合作用，是一种复合加工6 2024/9/6四、精密砂带磨床和砂带头架四、精密砂带磨床和砂带头架砂带磨削头架砂带磨削头架闭式闭式磨削磨削头架头架组成：组成：接触轮（或接触轮（或支撑板）、支撑板）、主动轮、主动轮、张紧轮、张紧轮、张紧机构、张紧机构、调偏机构、调偏机构、电动机、电动机、基座等砂带磨床与砂轮磨床砂带磨床与砂轮磨床只有头架不同只有头架不同。
7 2024/9/6开式开式磨削磨削头架头架电机电机9--9--减速器减速器11--11--卷带轮卷带轮5--5--带动砂带缓慢移动带动砂带缓慢移动1 1和和7 7产生的摩擦阻尼使砂带在移动产生的摩擦阻尼使砂带在移动中保持撑紧移动油缸中保持撑紧移动油缸4 4经杠杆经杠杆3 3使接触轮使接触轮2 2移向或离开工件卷状砂带装在砂带轮移向或离开工件卷状砂带装在砂带轮上，通过斜面撑紧机构，由三条滑块撑紧，拧紧或松开带锥面的螺母，可方便装卸上，通过斜面撑紧机构，由三条滑块撑紧，拧紧或松开带锥面的螺母，可方便装卸砂带砂带设置在上方砂带设置在上方8 2024/9/6接触轮接触轮接触轮的轮毂和外缘由不同材料制成，一般轮毂用钢铁，外缘可用钢、接触轮的轮毂和外缘由不同材料制成，一般轮毂用钢铁，外缘可用钢、铜、橡胶等材料铜、橡胶等材料有齿形的表面，螺旋角多选用有齿形的表面，螺旋角多选用30-60°30-60°，精磨选，精磨选30°30°，粗磨选，粗磨选45-60°45-60°接触轮外缘截面形状有平滑形接触轮外缘截面形状有平滑形( (精度高精度高) )、齿形和填充形、齿形和填充形9 2024/9/6接触轮的选用原则（材料、形状）接触轮的选用原则（材料、形状）（（1 1）接触轮的硬度越大，加工表面粗糙度越大；）接触轮的硬度越大，加工表面粗糙度越大；（（2 2）在加工工件的硬度一定时，硬质接触轮比软质接）在加工工件的硬度一定时，硬质接触轮比软质接 触轮的切削量大。
触轮的切削量大 （（3 3）锯齿形接触轮与表面平滑的接触轮相比，砂带的）锯齿形接触轮与表面平滑的接触轮相比，砂带的 使用寿命要长；使用寿命要长；其他元件：主动轮、张紧轮及张紧机构（产生张紧力）、调偏机构其他元件：主动轮、张紧轮及张紧机构（产生张紧力）、调偏机构（防止砂带在运动中跑偏）、振荡机构（使砂带在运动过程中沿接（防止砂带在运动中跑偏）、振荡机构（使砂带在运动过程中沿接触轮轴向产生往复位移）触轮轴向产生往复位移）10 2024/9/6五、精密砂带磨削工艺五、精密砂带磨削工艺 要考虑如下几个问题：要考虑如下几个问题：1.1.砂带磨削用量选择砂带磨削用量选择砂带速度砂带速度对闭式磨削，粗磨时为对闭式磨削，粗磨时为1212～～20m/s20m/s，精磨为，精磨为2525～～30m/s30m/s砂带速度与被磨工件材料有关，难加工材料取低值，砂带速度与被磨工件材料有关，难加工材料取低值，非金属材料可取高值非金属材料可取高值. .工件速度工件速度粗磨选粗磨选2020～～30m/min30m/min，精磨选，精磨选20m/min20m/min以下。
工件速度高以下工件速度高可减少或避免工件表面烧伤，但会增大表面粗糙度值可减少或避免工件表面烧伤，但会增大表面粗糙度值纵向进给量纵向进给量及磨削深度及磨削深度接触压力接触压力粗磨时，纵向进给量为粗磨时，纵向进给量为0.170.17～～3.00mm/r3.00mm/r，磨削深，磨削深度为度为0.050.05～～0.10mm0.10mm，精磨时，纵向进给量为，精磨时，纵向进给量为0.40.4～～2.00mm/r2.00mm/r，磨削深度为，磨削深度为0.010.01～～0.05mm0.05mm一般选取一般选取5050～～300N300N接触压力直接影响磨削效率接触压力直接影响磨削效率和砂带寿命，可根据工件材料、砂带、磨削余量和砂带寿命，可根据工件材料、砂带、磨削余量和表面粗糙度要求选择和表面粗糙度要求选择11 2024/9/62.2.砂带选择及其预处理砂带选择及其预处理滚压法滚压法对磨法对磨法预磨法预磨法使砂带通过一对有相应间隙的使砂带通过一对有相应间隙的淬火钢制平滑滚轮淬火钢制平滑滚轮，，砂带受压将凸出磨粒砂带受压将凸出磨粒压平压平而获得等高性而获得等高性用一细粒度砂带与欲用的新砂带用一细粒度砂带与欲用的新砂带对磨对磨，将其，将其凸出磨粒修整掉。
凸出磨粒修整掉将新砂带使用一段时间后，待砂带处于正常将新砂带使用一段时间后，待砂带处于正常磨损的最佳阶段时备用磨损的最佳阶段时备用砂带的预处理砂带的预处理习惯上又称为习惯上又称为修整修整砂带磨削一般没有修整问题但在精密和超精密磨削时，为了保证加工质量，新砂带在使用前，可进行一次预处理，主要是改善磨粒的等高性，使砂带一开始就进入正常磨损的最佳状态砂带预处理的方法有：砂带预处理的方法有：12 2024/9/63.3.磨削液与干磨剂的选择磨削液与干磨剂的选择 磨削液磨削液选择除考虑加工表面粗糙度、被加工材料等外，必须考虑砂带粘结剂的种类，因为粘结剂和磨削液多属于无机物，易受化学溶剂的影响还应考虑基底材料 干磨时，干磨时，当粒度号大于P150时，可采用干磨剂，可有效防止砂带堵塞13 2024/9/64. 4. 砂带磨削的除尘砂带磨削的除尘无论是湿磨还是干磨，无论是在砂带磨床还无论是湿磨还是干磨，无论是在砂带磨床还是在普通磨床上是在普通磨床上,利用砂带磨削头架磨削，都利用砂带磨削头架磨削，都应有应有吸尘和集尘装置吸尘和集尘装置14 六、砂带磨削新技术六、砂带磨削新技术•1.砂带研抛加工砂带研抛加工–是一种精密和超精密加工方法–加工方式：开式；砂带：细粒度砂粒聚酯薄膜基底砂带；•使用接触轮外缘材料为橡胶，加工时抛光作用强；•使用接触轮外缘材料为钢铁、铜、胶木等较硬物质，加工时的研磨作用强些，抛光作用弱些，不但可以降低表面粗糙度，而且可以提高精度；•使用的接触轮材料半软半硬，如一定硬度的橡胶或塑料，则研磨、抛光兼有，故称砂带研抛砂带研抛。
应用应用：这种加工是砂带精密和超精密磨削的一种方式，已经用来加工精密磁头、硬盘涂层表面等精密元件的加工，效果十分好，应用十分广泛15 •2.砂带振动磨削砂带振动磨削–加工方式加工方式：开式，但除了常规运动外，还叠加一个振动（沿接触轮的轴线方向）；–振动作用很重要：①可以弥补工件不能高速运动时的效率下降，使加工效率大大提高；②振动的叠加可以形成复杂而又不重复的磨削轨迹，形成网状纹路，有利于降低表面粗糙度；③由于振动的作用，可以采用干式磨削，加工表面不易出现划痕，对加工软材料非常有利；④对于宽砂带，可以使砂带不跑偏和磨损均匀16 七、砂带磨削的发展方向七、砂带磨削的发展方向•砂带磨削正向着强力、高速、高效和高精方向发展砂带磨削正向着强力、高速、高效和高精方向发展–磨床结构：磨床结构：从单一磨头向大型、组合(多磨头、多功能、多工位) 形式发展–加工工艺加工工艺：与特种加工相结合的复合加工是砂带磨削很有前途的发展方向之一,如与超声振动结合形成的超声砂带精密磨削,与电化学加工结合形成的电解砂带磨削等是砂带磨削的重要发展方向–自动化技术在砂带磨削中的应用自动化技术在砂带磨削中的应用：尤其是数控砂带磨床及自适应控制技术的应用,使砂带磨削的加工效率和精度有了很大的提高,使得砂带磨削已经进入精密和超精密加工行列。
–砂带：砂带：在不断的发展和完善中在砂带结构方面,近年出现了堆积磨料砂带、金字塔型砂带、空心球型砂带、复层砂带、高弹性砂带、防跑偏砂带、不等厚砂带、粒度复合砂带等17 18 19 20 21 22 。