【正文】 出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 、砂帶的優(yōu)勢(shì)[3]砂帶磨削能夠加工表面質(zhì)量及精度要求高的各種形狀的工件。砂帶磨削不但可以加工常見的平面、內(nèi)外圓表面的工件，還能以極高的效率加工表面質(zhì)量及精度要求都較高的大型或異型件。例如：大面積板材的拋磨加工。砂輪的寬度最大僅1000mm，而砂帶可以做到2500mm以上。目前已知最寬的砂帶磨床所使用的砂帶寬達(dá)4900mm。實(shí)際使用中砂帶磨削常見的加工寬度為50~2000mm，~150mm。其生產(chǎn)率高達(dá)1000m2/h。這種寬砂帶磨削可廣泛用于鋼板、不銹鋼板、硅鋼片、鋁板、銅板、刨花板、膠合板、中密度纖維板、皮革、絕緣板、陶瓷板以及宇航器具、艦船和核物理研究裝置上使用的各種高精度低粗糙度的大型板材等的表面加工。發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱體斷面等斷續(xù)平面的精密加工也可以用寬砂帶磨削一次成形，并能保證比傳統(tǒng)銑、刨加工的表面有更好的密封性。金屬帶材或線材的連續(xù)拋磨加工。由于寬砂帶磨削的發(fā)展，使薄型帶材在整個(gè)寬度上都有相同的磨削條件，不至于發(fā)生局部受力過大，產(chǎn)生應(yīng)力變形，故冷扎鋼帶、銅、鋁帶及其它合金帶材等的表面都適合于用砂帶連續(xù)拋磨。其加工寬度為600~2100mm，~，~，帶材運(yùn)行速度為3~80m/min。行星式砂帶磨削為不銹鋼或其它材料的成卷線材的拋磨提供了一種十分有效和經(jīng)濟(jì)的加工方法。~~150m/、外圓拋磨。現(xiàn)代工業(yè)中的各種大型的、長徑比很大的軸類工件的外圓和管類工件的內(nèi)圓表面的加工利用砂帶磨削十分方便。一般可在大型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上增加一個(gè)砂帶磨削裝置便可實(shí)現(xiàn)。批量大的則可采用專用的砂帶磨床。如大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、軋輥、造紙烘缸等工件的外圓和汽缸、石油管道、壓力容器等工件的內(nèi)圓表面加工。復(fù)雜異型工件的拋磨。曲面工件的成型磨削，難度較大。然而利用砂帶的柔性可方便地加工各種復(fù)雜曲面，曲率半徑僅為3mm的內(nèi)圓角，砂帶亦可對(duì)其進(jìn)行拋磨。如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)頁片、汽輪機(jī)葉片、導(dǎo)航葉片、聚光鏡燈碗、反射鏡、餐具、手柄、水暖器具等等都可用砂帶進(jìn)行高效率高質(zhì)量的拋磨加工。砂帶磨削設(shè)備形式多樣，品種繁多。其可在各種通用型砂帶磨削設(shè)備上進(jìn)行。通用型砂帶磨削設(shè)備小的有手提式砂帶機(jī)、萬能砂帶機(jī)、臺(tái)式砂帶機(jī)；大的有外圓砂帶磨床、平面砂帶磨床、無心砂帶磨床和內(nèi)圓砂帶磨床等等。專用的砂帶磨床有凸輪軸砂帶仿形磨床、工業(yè)罐體砂帶拋磨機(jī)、汽車輪胎鋼圈端面砂帶拋磨機(jī)、摩托車油箱砂帶拋磨機(jī)、專用不銹鋼星盆發(fā)絲機(jī)等。 、砂帶磨削的關(guān)鍵技術(shù)[1] 根據(jù)國內(nèi)外砂帶磨削技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的分析，結(jié)合我國在砂帶磨削技術(shù)上與國外的差距，作者認(rèn)為砂帶磨削的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下五個(gè)主要方面。 砂帶磨削具有復(fù)合加工的特點(diǎn)，其機(jī)理較復(fù)雜，蘊(yùn)含了較多科學(xué)基礎(chǔ)問題，盡管多年來各國學(xué)者對(duì)砂帶磨削機(jī)理做了很深的研究，但是到目前為止各類砂帶磨削的材料去除基本機(jī)理盡管國內(nèi)外學(xué)者做了較多研究，但目前為止，完整的砂帶磨削的材料去除基本理論還沒有建立起來。因?yàn)楸砻嫱暾?、亞表面層損傷、零件幾何形狀以及磨削和拋光加工生產(chǎn)能力等輸出參數(shù)受很多因素的影響，對(duì)某一企業(yè)，有可能對(duì)研磨拋光加工工藝運(yùn)用或者控制得很好，但在加工前卻幾乎無法預(yù)測(cè)其加工行為。因此，有必要深入展開砂帶磨削加工機(jī)理及相關(guān)工藝的研究。只有通過對(duì)磨削機(jī)理和磨削工藝的研究,揭示各種磨削過程,磨削現(xiàn)象的本質(zhì),找出其變化規(guī)律,才能確定最佳的磨削范圍,獲取最佳的磨削參數(shù)。這是我們行業(yè)領(lǐng)域一個(gè)長期基礎(chǔ)研究的基本任務(wù)。 砂帶是砂帶磨削技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵和重要標(biāo)志，能否制造高品質(zhì)的砂帶已經(jīng)作為衡量一個(gè)國家砂帶磨削技術(shù)高低的標(biāo)準(zhǔn)。作為構(gòu)成砂帶三要素的基體、磨料、粘結(jié)劑以及由此導(dǎo)致影響磨削性能的十種要素，結(jié)合近年來像高分子新材料、新技術(shù)、新工藝在涂附磨具中的廣泛應(yīng)用，我國的廣大砂帶生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)該在如下五個(gè)方面加大研究和開發(fā)力度，爭(zhēng)取獲得有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)砂帶： ① 新型基體的應(yīng)用和開發(fā) 國外紙基砂帶的基體用紙通過在紙漿中加入添加劑，并通過浸漬和表明涂附處理，使紙張到達(dá)了砂帶的要求；布基砂帶中的棉纖維隨著化工技術(shù)的發(fā)展逐漸被聚酯纖維和尼龍纖維所代替，特別是聚酯纖維由于它的斷裂強(qiáng)度高、耐熱耐水性好、耐磨性優(yōu)良已經(jīng)成為重負(fù)荷砂帶的優(yōu)良基體，國外最新出現(xiàn)的聚酯超強(qiáng)化薄膜基金剛石砂帶、電鍍金剛石或CBN的金屬基砂帶、銅與纖維復(fù)合基金剛石砂帶等產(chǎn)品，在加工非金屬材料（陶瓷和硅晶體等）方面呈現(xiàn)了優(yōu)異的磨削性能。由于我國國產(chǎn)紙強(qiáng)度、均勻性、耐水性等方面達(dá)不到砂帶生產(chǎn)要求，因此我們進(jìn)一步開展在這方面的研究是很有意義的。② 合成漿料的應(yīng)用和開發(fā) 隨著高分子材料工業(yè)的發(fā)展，利用人工合成的漿料如丙烯酸乳液與水溶性酚醛樹脂漿料、丁苯膠乳液與水溶性酚醛樹脂漿料、PVA溶液和聚醋酸乙烯乳液漿料、抗靜電漿料等等都被國外較好地應(yīng)用到了砂帶生產(chǎn)的人工合成漿料當(dāng)中，我國盡管有一些應(yīng)用，但在工藝上與國外比起來差距也不小。 ③ 粘結(jié)劑的應(yīng)用與開發(fā) 高分子粘結(jié)劑的應(yīng)用和發(fā)展促進(jìn)了砂帶磨削的發(fā)展和進(jìn)步，特別是強(qiáng)力磨削在干、濕磨條件的性能與砂帶所使用的粘結(jié)劑密切相關(guān)，國產(chǎn)砂帶使用壽命短的很大一個(gè)因素就是粘結(jié)劑問題，因此有必要對(duì)砂帶使用的粘結(jié)劑如水溶性酚醛樹脂、水溶性脲醛樹脂、水溶性醇醛樹脂、水溶性白乳膠、油溶性醇醛酸清漆及環(huán)氧樹脂等進(jìn)行在耐水性、耐油性、耐熱性等的改性研究和試驗(yàn)，徹底地提高我國的砂帶品質(zhì)。 ④ 磨料的應(yīng)用與開發(fā) 隨著砂帶磨削的加工對(duì)象不斷擴(kuò)展，傳統(tǒng)的磨料已經(jīng)不能滿足要求了，近年來隨著工藝的改進(jìn),鋯剛玉磨料和SG(微晶結(jié)構(gòu)燒結(jié)陶瓷磨料)等已經(jīng)成為在砂帶磨料里面的重要發(fā)展方向。原美國Norton公司（現(xiàn)已屬于法國圣哥班集團(tuán)）最近又推出了SG磨料的第二代產(chǎn)品（TG磨料），它保留了SG的特點(diǎn)，在磨料形狀上作了新突破，它有很細(xì)的棒狀晶態(tài)結(jié)構(gòu)，適用于緩進(jìn)給磨削及加工鎳鉻鐵和鈦合金等難加工材料。據(jù)報(bào)道，TG磨料的材料去除率為鋯剛玉的4倍以上，壽命為剛玉的10倍以上。世界各大砂帶生產(chǎn)廠商都有自己的鋯剛玉磨料和SG磨料的砂帶，而國內(nèi)這方面還出處于試制和起步階段。我們應(yīng)該在這方面引起重視并發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并與此相關(guān)的復(fù)合磨料、堆積磨料砂帶。 ⑤ 砂帶表面涂層的應(yīng)用與開發(fā) 近年國外出現(xiàn)了一種經(jīng)表面涂層處理過的超涂層砂帶，其構(gòu)成除了基材、磨料、底膠和復(fù)膠外，還再涂了一層具有特殊功能的涂層，它使得砂帶具有特殊的使用性能，如阻止磨屑與工件的再焊或磨粒的粘結(jié)，降低磨削界面剪切力、減少磨料磨損、消除靜電吸附、防止砂帶填塞、增加磨削表面散熱、提高砂帶切除率等等。這對(duì)磨削不銹鋼、鈦合金等難磨材料有特殊的優(yōu)越性。但我國在這類特殊砂帶的開發(fā)上還基本處于空白，此類砂帶國內(nèi)使用上完全依賴進(jìn)口。因此，我們應(yīng)該在這方面引起重視。另外面對(duì)激烈的國內(nèi)砂帶市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，作為國內(nèi)的砂帶生產(chǎn)企業(yè)在不斷自身加大研發(fā)產(chǎn)品力度、提高產(chǎn)品質(zhì)量及積極開拓市場(chǎng)的同時(shí)，還應(yīng)該積極加強(qiáng)與國內(nèi)各砂帶制造企業(yè)以及國外知名砂帶制造廠商的交流合作，主要體現(xiàn)在技術(shù)能力的研究與合作，新產(chǎn)品開發(fā)中技術(shù)的獲取與運(yùn)用，技術(shù)在價(jià)值鏈中的運(yùn)用和技術(shù)營銷等幾個(gè)方面。 砂帶磨床的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)研究 隨著信息與自動(dòng)化技術(shù)的日新月異，傳統(tǒng)的砂帶磨床的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)也在改變，尤其面對(duì)全球化、交貨期與產(chǎn)品生命周期不斷縮短、技術(shù)集成（CAD/CAPP/CAM/CAE、PLM、DFX、TQM、AM、CE、ERP等）的主要趨勢(shì)，這些使得我國的砂帶磨床的設(shè)計(jì)與制造處于一個(gè)動(dòng)蕩的技術(shù)環(huán)境中，具體來說我們需要在以下幾方面進(jìn)行加強(qiáng)和改善:① 砂帶磨床單元部件研究 開展對(duì)高精度、高剛性、高速度、高穩(wěn)定性的主軸系統(tǒng)和并聯(lián)砂帶機(jī)床結(jié)構(gòu)研究，進(jìn)行高剛度、高穩(wěn)定性、高耐磨性的支撐部件，精密導(dǎo)軌副，進(jìn)給反饋系統(tǒng)，磨削變形控制補(bǔ)償技術(shù)，機(jī)床的高剛性、高重復(fù)定位精度和高分辨率技術(shù)及對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染的磨削液（冷卻劑）或者新的冷卻方法及冷卻裝置等方面的研發(fā)。 ② 砂帶磨床的現(xiàn)代設(shè)計(jì)及制造技術(shù)研究 將砂帶磨削機(jī)理研究和CAD/CAE/CAT技術(shù)結(jié)合建立砂帶磨削基礎(chǔ)研究的新理論體系、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和判據(jù)，對(duì)磨削過程的磨粒與工件的相互作用（力、熱等）及工藝參數(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)測(cè)試、仿真及優(yōu)化；利用有限元方法及測(cè)試技術(shù)對(duì)砂帶磨床及其磨削主軸進(jìn)行動(dòng)力學(xué)、溫度場(chǎng)、噪音控制等的分析、仿真、測(cè)試及驗(yàn)證，解決高速重載磨削條件下對(duì)砂帶磨削機(jī)床的關(guān)鍵部件、主軸系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題；同時(shí)開展對(duì)砂帶磨床的并行設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、健壯性設(shè)計(jì)、六西格馬設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)及PLM技術(shù)集成的開發(fā)與研究工作，提高我國砂帶磨床的設(shè)計(jì)與制造的品質(zhì)，縮短其進(jìn)入市場(chǎng)的周期。 ③ 砂帶磨削裝備的柔性化及自動(dòng)化 高速、超高速及精密方向作為砂帶磨削技術(shù)的主要發(fā)展方向，要求機(jī)床控制系統(tǒng)和數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制精度，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性都很高，因此加強(qiáng)對(duì)高精度數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)，通過對(duì)磨削加工過程自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的研究，解決磨削過程中信號(hào)識(shí)別、信息采集、數(shù)據(jù)處理、反饋控制等技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高效、高精度磨削砂帶磨床的自動(dòng)化。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行砂帶磨削設(shè)備系統(tǒng)化設(shè)計(jì)與制造，開發(fā)CNC砂帶磨削機(jī)床、砂帶磨削機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)構(gòu)數(shù)控砂帶磨床、砂帶磨削FMS等，實(shí)現(xiàn)我國砂帶磨削設(shè)備的柔性化及自動(dòng)化。 砂帶磨削的高效與精密加工技術(shù)研究 砂帶磨削目前正沿著強(qiáng)力、高速、高效和精密方向發(fā)展。高效強(qiáng)力砂帶磨削在歐洲、美國和日本等一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快, 如德國的Aachen 大學(xué)、Bremm 大學(xué)、美國Connecticut大學(xué)等,據(jù)報(bào)道，目前砂帶磨削在德國最高線速度接近100 m/s。美國Emerson Electric公司生產(chǎn)的砂帶磨床1臺(tái)可以完成5臺(tái)銑床的工作量，以往用硬質(zhì)合金端銑刀加工鑄鐵軸承體，采用強(qiáng)力砂帶磨床。我國對(duì)高效強(qiáng)力砂帶磨削的研究已有多年的歷史, 如重慶大學(xué)在90 年代初中期便進(jìn)行了50—60m/s的高速砂帶磨削工藝實(shí)驗(yàn)，但這些高速高效強(qiáng)力砂帶磨削技術(shù)大多只是實(shí)驗(yàn)而已, 技術(shù)還不夠成熟。 在實(shí)際應(yīng)用中,砂帶線速度Vs一般還是15～40 m/s。不過近年國內(nèi)在高效砂帶磨削方面已經(jīng)獲得較大突破，重慶大學(xué)對(duì)汽車和船用柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿端面、西氣東輸石油管道焊縫、核電高壓容器、高合金熱軋鋼管等方面的強(qiáng)力砂帶磨削研究，研制了多種高效砂帶磨削的成套裝備，解決了多個(gè)涉及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)的工程技術(shù)難題。 目前,國外將砂帶磨削用于精密、超精密加工,精度已達(dá)微米級(jí),表面粗糙度已達(dá)到Ra(～)μm ，如日本在90年代初就利用電泳吸附現(xiàn)象研制成功超微磨粒砂帶，加工如精密陶瓷、石英、硅片等脆性材料的精度可達(dá)十幾個(gè)納米，并能實(shí)現(xiàn)塑性方式磨削。國內(nèi)砂帶磨削正朝著超精密方向發(fā)展,如超聲砂帶磨削技術(shù),這是一項(xiàng)由清華大學(xué)開創(chuàng)的具有世界領(lǐng)先水平的新型精密砂帶復(fù)合加工方法，該法是將超聲振動(dòng)與開式砂帶磨削復(fù)合的新工藝，應(yīng)用這種技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)硬盤進(jìn)行研拋加工，所用砂帶是日本的W3氧化鋁磨料的聚酯砂帶。在石材表面精密加工方面，廣東工業(yè)大學(xué)采用聚酯膜金剛石微粉涂層砂帶對(duì)石材加工實(shí)現(xiàn)了110光度的表面精密加工精度。、砂帶磨削的方法簡(jiǎn)介 如下圖1所示，砂帶磨削有磨外圓、磨平面、無心磨、支撐板支持砂帶磨平面以及自由磨削。 不銹鋼的砂帶磨削 不銹鋼重要有兩種，即奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼，當(dāng)在鋼材中增加肯定數(shù)量的鉻及鎳以后，就造成了奧氏體不銹鋼。馬氏體不銹鋼在淬火溫度下是純奧氏體組織，冷卻后得到馬氏體組織。各類不銹鋼中會(huì)依據(jù)須要增加肯定合金元素比方鉬、鎢、鈦等，以改良其機(jī)械物感性能（高抗侵蝕性、比個(gè)別鋼材高得多的延長率、端面壓縮率、沖擊值等）。不銹鋼的物感性能與普通鋼材也不同，其導(dǎo)熱性差，線壓縮系數(shù)大。正是因?yàn)椴讳P鋼具備上述的機(jī)械物感性能及化學(xué)成分，一切它的切削加工就十分艱難，采取普通砂輪磨削時(shí)會(huì)涌現(xiàn)很多工藝問題[4]。 正如前面介紹，砂帶磨削具備優(yōu)于砂輪磨削的奇特特征，從而能夠戰(zhàn)勝砂輪磨削不銹鋼存在的問題，砂帶磨削效力高，加工外表質(zhì)量好等特征都能在磨削不銹鋼時(shí)得到表現(xiàn)。星盆數(shù)控砂帶磨床的控制系統(tǒng)[5][6] 數(shù)控砂帶磨床及自適應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用使得砂帶磨削的加工精度和效率有了很大的提高，已經(jīng)使得砂帶磨削精度進(jìn)入精密和超精密加工行列。星盆的磨削加工就是一個(gè)很好的應(yīng)用。 磨邊機(jī)加工工藝低檔星盆通常采用一次沖壓成型的工藝。中高檔星盆的制造工藝通常是將沖壓成型的臺(tái)面和水槽采用電阻焊接的方法組裝在一起，然后打磨焊縫并倒角，最后對(duì)水槽進(jìn)行拋光、清洗并安裝附件。傳統(tǒng)的焊縫打磨方式為人工手砂輪打磨，勞動(dòng)條件差、工作效率低。星盆具有沖壓成型后存在回彈變形，焊縫的幾何尺寸精度不高，對(duì)打磨后的邊緣的表面要求光滑、平順、一致的特點(diǎn)。針對(duì)星盆的特點(diǎn)，如果按照理論尺寸磨削，勢(shì)必造成表面質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。在星盆焊縫誤差不均勻的情況下，為了使磨削后的焊縫均勻、。加工過程中必須在磨頭上施加一定的浮動(dòng)壓力才能保證磨削的順利進(jìn)行[7]。磨頭的浮動(dòng)壓力由比例閥給定，通過調(diào)整氣缸內(nèi)的氣壓來控制磨削壓力。隨著砂帶的使用砂帶上的磨粒逐步鈍化，磨削效率和所磨削產(chǎn)品的質(zhì)
量也逐漸降低。為了保持產(chǎn)品的一致性需要不斷增加磨削壓力,每磨削一個(gè)星盆增加一定磨削浮動(dòng)壓力。當(dāng)砂帶的使用壽命達(dá)到使用極限,機(jī)床自動(dòng)回到方便操作者更換砂帶的位
置,并提醒操作者更換砂帶。砂帶的使用壽命通常設(shè)定為每根砂帶能磨削的工件個(gè)數(shù)。根砂帶能磨削的工件個(gè)數(shù)通過使用不同粒度的砂帶實(shí)現(xiàn)粗加工及精加工，粗磨采用40號(hào)砂帶，精磨采用100號(hào)砂帶。首先進(jìn)行粗磨，此時(shí)粗磨接觸輪落下，精磨砂帶輪抬起，然后精磨。精磨時(shí)，精磨砂帶接觸輪落下，粗磨砂帶接觸輪抬起。以此避免更換砂帶，提高磨削效率。 星盆焊縫數(shù)控砂帶磨床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介[8] 由磨頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、砂帶張緊機(jī)構(gòu)、砂帶調(diào)偏機(jī)構(gòu)、工裝及工裝的軌跡運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置、床身、砂帶及防護(hù)裝置、電氣系統(tǒng)等所組成. 星盆焊縫數(shù)控砂帶磨床的工作原理 由磨頭驅(qū)動(dòng)砂帶作高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及工件作相應(yīng)的軌跡運(yùn)動(dòng)所組成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，完成星盆焊縫軌跡的磨削拋光。工作原理框圖如圖2所示：圖2 磨床工作原理框圖總結(jié) 本文基于對(duì)星盆邊緣數(shù)控砂帶床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)