【文章內(nèi)容簡介】 2 螺旋槳砂帶磨削工藝分析 5 2 螺旋槳砂帶磨削工藝 分析 砂帶磨削機(jī)理 砂帶磨削是 高速旋轉(zhuǎn)的砂帶與工件接觸的磨削方式 。 砂帶纏繞在驅(qū)動輪、張緊輪、接觸輪上，通過驅(qū)動輪帶動砂帶高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行磨削加工 。 工件與砂帶接觸的時候，砂帶會磨削去除工件表面的一層材料 ，完成對工件的一次加工。通常來說 砂帶 磨削的切削速度 不高， 一般 在 20～ 30 米／秒 之間 ，這樣就能夠保證磨削加工的磨削力相對較小 ，磨削壓力 在 20 ～ 30 兆帕 之間 ，這就使得磨削加工容易得到控制 。 圖 是砂帶磨削設(shè)備原理示意，環(huán)形砂帶安裝在壓輪和張緊輪上，當(dāng)工件有傳送帶送至支承板和接觸輪 之間的磨削區(qū)域時，即受到高速運(yùn)動的砂帶的磨削加工，當(dāng)砂帶磨損后殼即時更換。 圖 砂帶磨削基本要素 1砂帶 2張緊輪 3接觸輪 4工件 pV V aw、 、 磨削參數(shù) 砂輪磨削對大多數(shù)人來講都不陌生，其磨削原理很簡單。 廣義地講 ， 砂帶磨削與砂輪磨削 一樣， 都是 屬于 高速運(yùn)動的 “ 微刃切削刀具 ” ―― 磨粒的微量切削的 累積效應(yīng)， 所以兩者的磨削機(jī)理也都大體一致 。 但是因?yàn)樯皫П旧?的結(jié)構(gòu)特性 ，使得砂帶磨削與砂輪磨削又有著 本質(zhì)的卻別， 這主要表現(xiàn)在： 1)砂輪磨削是剛性接觸磨削， 砂帶磨削 卻是 彈性接觸磨削， 就算是使用無彈性的砂帶亦是如此 ，因?yàn)榻M成砂帶的基材、粘結(jié)劑 它們都有 一定的彈性， 而且通常情況都是采用橡膠作為接觸輪的材料 。正因?yàn)槿绱?，砂帶磨削除了具有滑擦、耕犁和切削作用外?還對工件具有擠壓作用 ， 就會使之發(fā)生塑性變形，從而撕裂表面 。重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 螺旋槳砂帶磨削工藝分析 6 因此，砂帶磨削同時具備磨削、研磨、拋光的功用 。 這就是砂帶磨削加工的表面質(zhì)量好的緣故 。另一方面， 因?yàn)樯皫ハ魇菑椥阅ハ?，就會使得砂帶磨削比砂輪磨削與工件的接觸長度長，參與磨削的磨粒會增多 ， 每顆磨粒上所受 的載荷就會減小 ， 并且變得均勻 ， 以至于 磨粒破損小。而使整個砂帶的磨耗比 (磨削材料去除量與砂帶磨粒消耗量之比稱為磨削比，而磨削比的倒數(shù)就稱為磨耗比 )比砂輪要小得多。 2)砂輪的磨粒在 分布是不均勻的，磨削時通常是以較大的負(fù)前角進(jìn)行切削，磨削條件十分惡劣 。 砂帶不同的是，其磨料是專門制造的，磨料分布均勻，多呈長三角體 。 因此，砂帶的磨粒要比砂輪的鋒利得多，磨削效率自然就高很多磨削時所產(chǎn)生的 溫升就會比較小 。 3)砂輪磨粒間是用結(jié)合劑填充的，導(dǎo)致積屑空間小 。而砂帶磨粒間容屑空間 最少 比砂輪大 10 倍， 加上其 磨粒等高性好， 因此砂 帶的有效切削面積比砂輪大得多 ，切削能力比砂輪強(qiáng)，并且磨屑 不會殘留在砂帶表面 ， 從而造成堵塞，就 不會由此增加摩擦發(fā)熱，磨削區(qū)域 得 溫度 相對來說較 低。 4） 砂帶的周長可以設(shè)計(jì)的很長，至少比砂輪的周長長，這就使得砂帶磨削比砂輪磨削可以有更好的散熱區(qū)域 ，同時砂帶的懸空部分亦可以抖掉砂帶上殘留的磨粒，進(jìn)一步 減 小堵塞，降低磨削溫度。 5）砂帶的磨粒植入時，是使磨粒的鋒利端向上，如此可使粘附在基體上的單層磨粒都是鋒利的，因而砂帶磨削的生產(chǎn)效率比普通磨削高 5～ 20 倍。 螺旋槳砂帶磨削工藝分析 砂帶磨削方式選擇 在本文中，對螺旋槳葉片曲面的復(fù)雜的解決方案的研究，以上介紹了的螺旋槳葉片的加工現(xiàn)狀，可以看出，在現(xiàn)有的螺旋槳葉片的加工方法 來看 ，砂帶磨削是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、精度高的加工方法 。在加工過程中，砂帶磨削可以分為兩種磨削方式：開式和閉式磨削 。 開式磨削是把砂帶的兩頭纏繞在兩個不同的驅(qū)動輪上，由倆個驅(qū)動輪交替驅(qū)動，帶動砂帶磨削，這樣就形成了往復(fù)磨削，最后實(shí)現(xiàn)工件的磨削加工 ； 閉式磨削則不同，它是直接由三相異步電機(jī)驅(qū)動，帶動砂帶進(jìn)行磨削，完成工件的加工 。 結(jié)構(gòu)如圖 。雖然開式砂帶磨削精度 、 一致性 都比閉 式磨削優(yōu)越 ， 但從磨削效率圖 砂帶磨削磨削方式圖 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 螺旋槳砂帶磨削工藝分析 7 方面考慮 ，閉式砂帶磨削要比開式砂帶磨削高的多 [11]。 在實(shí)際生產(chǎn)中，必須根據(jù)具體加工要求來選擇磨削方式 因?yàn)槁菪龢~片的加工既要保證一定的磨削精度，又要有較高的磨削效率， 在通常情況下，需要直接在鍛造毛配上進(jìn)行加工 ，綜合考慮 磨削精度和磨削效率 ，同時考慮本課題中螺旋槳葉片 磨削 將廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)加工之中， 就可以知道在保證加工精度的前提下更注重效率問題 ， 最后決定選擇閉式磨削作為 此次 課題中砂帶磨床的磨削方式。 砂帶及其磨料的選用 砂帶磨削是在眾多的磨料切削刃垂直的方向來完成切學(xué)的，每個 磨粒都可以近似為一個微型的研磨工具，研究這些單顆粒的研磨過程是研究整個砂帶磨削的基礎(chǔ)。 從微觀角度來看，砂帶的磨粒就像是一種圓弧刀尖鈍角或鈍圓刃口的刀具 。它的刀尖半徑從幾微米到幾十微米不等 ， 其大小跟磨粒的材料有關(guān) 。 因?yàn)樯皫У哪チ＞哂羞@種特性 ， 磨削的時候切削深度就很小， 一般在 ～ 。 砂帶由磨料、結(jié)合劑及基體組成，如圖 。 跟砂輪磨粒選擇差不多 ， 砂帶的磨粒、粒度有不同規(guī)格的 ；砂帶的基體也有很多種，如 聚氨酯膠帶、紙基、布基等 ； 粘結(jié)劑也有許多不同種類的，如皮膠、樹脂等 。 對于砂帶的選擇，需 要根據(jù)具體的加工要求以及工藝要求等來決定。因?yàn)?螺旋槳葉片大多采用高強(qiáng)度的錳鐵黃銅合金和耐熱不銹鋼等材料，所以其磨削砂帶基體通常選用布基、并采用樹脂粘結(jié)劑粘結(jié)砂帶，砂帶磨料選用剛玉，其粒度視磨削工藝而定。 根據(jù)一般的加工標(biāo)準(zhǔn) ，粗磨時砂帶粒度為 50～ 80，精磨時為 150～ 180。在本課題中砂帶磨削的要求為精磨，故砂帶粒度取為 圖 砂帶的組成要素 1基材 2底膠 3覆膠 4磨料 5基材處理劑 螺旋槳砂帶磨削工藝參數(shù)設(shè)置 砂帶磨床 砂帶 的主要技術(shù)參數(shù)主要包括 ： 砂帶長度、寬度 ； 磨削速度即砂帶速度 ； 螺旋槳工件進(jìn)給速度； 驅(qū)動砂帶高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)功率 。 砂帶寬度直接影響磨削的效率，在機(jī)床功率允許條件下，寬度 越 大，磨削效率重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 螺旋槳砂帶磨削工藝分析 8 越 高。 砂帶寬度的選擇必須根據(jù)具體加工條件而定。 因?yàn)槁菪龢~片是一種復(fù)雜的空間曲面加工，砂帶寬度若是選的太大，砂帶就容易與螺旋槳葉片產(chǎn)生干涉，進(jìn)而影響螺旋槳葉片的加工精度 。 所以我們必須對砂帶的寬度有所限制，一般在10～ 40mm范圍內(nèi)。 對于砂帶 長度的選擇，原則上是越長越好，但是如果過長的話，就會導(dǎo)致機(jī)床本身所占的空間太大，所以砂帶的長度就要在機(jī)床空間允許的情況下盡可能選擇長的 。 船用螺旋槳葉片 通常采用錳鐵黃銅和不銹鋼等材料，它們的強(qiáng)度高、耐磨性好、耐腐蝕性好。 砂帶 的速度一般在 20～ 30 m/s，可以選擇砂帶速度 Vs=20m/s，工件轉(zhuǎn)速 Vw=10r/min。 砂帶磨床主要參數(shù)選擇如下： 砂帶速度： Vs=20m/s 螺旋槳 進(jìn)給速度： Vw=10r/min 砂帶 規(guī)格 ： 850mm37mm（長度 寬度） 驅(qū)動輪所用 電機(jī)額定功率： 11Kw （ Y160M4） 電源： 380V 50HZ 電機(jī) 轉(zhuǎn)速： 1460r/min 進(jìn)給系統(tǒng)伺服電機(jī)額定功率： 電源： 380V 50HZ 電機(jī) 轉(zhuǎn)速： 3000r/min 磨削方式：閉式磨削 3 螺旋槳 葉片 砂帶磨 削 磨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 螺旋槳數(shù)控砂帶磨床磨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 磨削力的理論計(jì)算 在砂帶磨削過程中 對 磨削力的研究，是一個非常重要的參數(shù)，它與磨削表面質(zhì)量，磨粒磨損和磨削比能有直接的關(guān)系 。 由于磨削力容易測量和控制， 可以用來作為磨削狀態(tài)和適應(yīng)控制的評定參數(shù) 。 砂帶磨削的磨削力與砂輪磨削不同，砂輪磨削的磨削力可以分解 為三個互相垂直的分力，即切向力、徑向力及軸向力；而對于砂帶磨削 一般來說，磨削力 可以 分解成為法向 力 和切向力，具體計(jì)算如下： 通過前面的分析以及查閱資料可以得到一些已知條件， 已知：砂帶 的 速度 Vs=20m/s，工件 的 速度 Vw=10r/min，砂帶 的 寬度 B=37mm，有效磨削深度 pa =，磨削 能 比 Us=1100kg/mmmm。 根據(jù)公式計(jì)算如下： 法向磨削力： Fn=(Us ? ? ?B)/Vs = 切向磨削力： Ft=(Us ? ? ?B)/ = 因?yàn)?砂帶 磨削的磨削分力的比例（即切向力 與 法向力之比）不同于常規(guī)的車、刨、銑 削加工 等。 通常來說 車、銑 、刨 等工序的切向分力 都是法向分力的兩到三倍 ； 顯然 ， 砂帶磨削的磨削深度小，工件的進(jìn)給量也小，這就說明砂帶磨削的磨削分力比也會小很多，通過實(shí)驗(yàn)研究得出 ，砂帶磨削時磨削分力的比例一般為： Ft/Fn=～ Ft/Fn=， 顯然，此次設(shè)計(jì)滿足要求， 即是說 各參數(shù) 設(shè)置 是 合適的。 磨削功率計(jì)算 磨削 功率在磨削加工中是很重要的，對它的計(jì)算也是很有意義的。 磨削功率是跟磨削力有直接關(guān)系的。 由物理學(xué)與功率的關(guān)系可知： N=FV/1000 式中 N——功率（ kW） F——作用力（ N） V——物體在力 F作用下的運(yùn)動速度（ m/s） 顯然對于砂帶磨削來說，上式中 F=Ft（切向磨削力） V=Vs（砂帶磨削速度） 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 螺旋槳數(shù)控砂帶磨床磨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 所以，砂帶磨削的功率應(yīng)為： N= Ft Vs/1000 （ kW）