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中國刀具商務(wù)：在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)制造技術(shù)中，砂帶磨削技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，同樣這個趨勢在我國也逐漸顯現(xiàn)。您能簡要談一下砂帶磨削在現(xiàn)代工業(yè)中的重要作用嗎？
黃云：砂帶磨削是一種高效、經(jīng)濟、用途廣泛，并有“萬能磨削”之稱的新型磨削工藝。在現(xiàn)代工業(yè)中，砂帶磨削技術(shù)已被當(dāng)作是與砂輪磨削同等重要的一種不可缺少的加工方法。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，砂帶磨削應(yīng)用已十分普遍，各種高精度、高效率、自動化程度很高的砂帶磨床被廣泛應(yīng)用于航天、航空、艦船、汽車、冶金、化工及能源設(shè)備等制造行業(yè)，并成為國際上名牌機床公司競爭的一個領(lǐng)域。
中國刀具商務(wù)：在了解砂帶磨削技術(shù)應(yīng)用之前，可否請您講解一些砂帶磨削原理方面的知識，比如砂帶磨削方法的理論知識和單顆磨粒在磨削過程當(dāng)中的注意問題？
黃云：第一，砂帶磨削方法。
砂帶磨削是砂帶這一特殊形式的涂附磨具，借助于張緊機構(gòu)使之張緊，和驅(qū)動輪使之高速運動，并在一定壓力作用下，使砂帶與工件表面接觸以實現(xiàn)磨削加工的整個過程。
廣義地講,砂帶磨削與砂輪磨削同樣都是高速運動的“微刃切削刀具”――磨粒的微量切削而形成的累積效應(yīng)，因而其磨削機理大致上也是相同的。但由于砂帶本身的構(gòu)成特點和使用方式不同，使砂帶磨削不論是在磨削加工機理方面，還是其綜合磨削性能方面都有別于砂輪磨削，這主要表現(xiàn)在：
1)砂輪磨削是剛性接觸磨削，而砂帶磨削則是彈性接觸磨削，而且即使是在使用無彈性的鋼制接觸輪的情況時也是如此，因為組成砂帶的基材、粘結(jié)劑都具有一定的彈性，更何況大多數(shù)情況下都采用有彈性的橡膠作接觸輪。
正因為如此，砂帶磨削除了具有砂輪同樣的滑擦、耕犁和切削作用外，還有磨粒對工件表面的擠壓作用，并使之產(chǎn)生塑性變形、冷硬層變化和表層撕裂，以及由于摩擦使接觸點溫度升高，而引起的熱塑性流動等綜合作用。所以，從這點來看，砂帶磨削同時具有磨削、研磨和拋光的多重作用。而這也正是砂帶磨削表面質(zhì)量好的原因。
另一方面，由于砂帶的這種彈性磨削特點，還使砂帶在磨削區(qū)域內(nèi)與工件接觸的長度比砂輪大，同時參加磨削的磨粒數(shù)目多，單顆磨粒所受載荷小，且均勻，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)砂輪的磨粒在磨削表面上的分布是雜亂無章的，很不規(guī)則，實際磨削時，磨粒都是以較大的負(fù)前角、小后角甚至負(fù)后角的刃口進(jìn)行切削，切削條件很惡劣。砂帶則不同，砂帶的磨料是專門制造的，磨粒的幾何形狀常呈長三角體，并多采用靜電植砂等一系列先進(jìn)工藝制作，磨粒的大小和分布均勻，等高性好，并且是尖刃朝外的形式植于砂帶基材表面上，露出復(fù)膠層的部分較多。因而，砂帶的磨粒比砂輪的磨粒鋒利，切削條件較好，磨削時材料變形小，切除率高，磨削力和隨之產(chǎn)生的磨削熱小，磨削溫度低。
3)砂輪磨粒間充滿了結(jié)合劑，容屑空間很小。而砂帶磨粒間容屑空間一般至少比砂輪大10倍，加之磨粒等高性好，因而砂帶磨粒的有效切削面積大，切削能力比砂輪強，并且磨屑可隨時直接帶走，很少殘留在砂帶表面造成堵塞，而不會由此增加摩擦發(fā)熱，磨削區(qū)域溫度低。
4）砂帶的周長從設(shè)計角度來看，可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過砂輪的周長，這就使得砂帶在磨削時既有良好的散熱區(qū)域，又可以通過砂帶的懸空部分〈即不與接觸輪、張緊輪、壓磨板等接觸的部分〉在運行時的振蕩，將粘在砂帶上的磨屑自然抖掉，進(jìn)一步減少磨粒被填塞的現(xiàn)象，從而減少摩擦發(fā)熱，這也是砂帶磨削溫度低的一個原因。
由此可見,砂帶磨削的加工機理是同于砂輪磨削又有別于砂輪磨削的一種更為復(fù)雜的形式，這是分析和了解砂帶磨削機理的理論基礎(chǔ)和根本出發(fā)點。
第二，單顆磨粒的磨削過程。
砂帶磨削是由大量的垂直定向排列在砂帶表面的磨粒切刃來完成的。每個磨粒均可近似看作一把微型刀具，因而研究這些單顆磨粒的磨削過程是研究整個砂帶磨削的基礎(chǔ)。
砂帶表面的磨粒從微觀來看，就象一種刀尖為圓弧，刃角為鈍角或鈍圓的切削刀具。其圓弧半徑由幾微米到幾十微米，大小與磨粒的材質(zhì)和粒度有關(guān)。由于磨粒的這種幾何特性，在磨削時，切削深度?。ㄇ行己穸缺。?，一般在O.005～0.05mm左右。所以絕大多數(shù)磨粒切削刃是在大負(fù)前角條件下對工件進(jìn)行切削。這與機床刀具切削過程一樣，工件材料在磨粒切削刃的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變形轉(zhuǎn)為切屑，形成加工表面。砂帶的彈性接觸特征使磨粒切削刃的切削過程大致可以分為擠壓、滑擦、耕犁、切削四個階段，如圖所示。最初磨粒擠入工件，由于切入深度小于磨粒刃尖圓弧半徑，形成很大的負(fù)前角，工件表面僅發(fā)生彈性變形。隨著切入深度增大，磨粒對工件表面的壓力逐漸增大，開始壓入工件，工件表面由彈性變形開始過度到塑性變形。磨粒繼續(xù)擠壓，摩擦加劇，熱應(yīng)力劇增，在工件表面耕犁出溝痕，溝痕兩邊金屬滑移隆起突出。工件材料塑性變形不斷增加。當(dāng)切入深度繼續(xù)增加時，被推擠的金屬層明顯滑移。推擠壓力超過工件材料強度后形成切屑從前刀面流出，切離工件表面。加工材料不間，磨粒切削過程四個階段在整個磨削過程中所占比例也不一樣。
磨削過程是磨粒切削刃切削金屬的過程，它同機床刀具切削一樣，被磨削金屬也經(jīng)歷了彈性變形、塑性變形、切削形成等過程，并有大量的磨削力和磨削熱產(chǎn)生。磨削過程中由于磨粒形狀及分布狀態(tài)不一，砂帶表面的磨粒存在實際參加磨削的有效磨粒少于其磨?？倲?shù)的情況。因而同一時間內(nèi)磨粒對金屬的擠壓、滑擦、耕犁和切削作用的大小不同，所得到的效果亦不同。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間里所起的作用也不同，可見砂帶的磨削是十分復(fù)雜的。特別是磨粒切刃的負(fù)前角切削過程，切削條件很差，各階段的劇烈擠壓使磨削表面產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形，而且大量塑性變形的金屬不是成為切屑流出，而是仍保留在已加工表面，所以加工表面的硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，殘余應(yīng)力較大。由于磨粒的高速運動，加之磨粒切刃較鈍，在磨削區(qū)造成較大的摩擦和彈性、塑性變形，磨削過程中會有較大的熱量產(chǎn)生，導(dǎo)致磨削區(qū)工件表面溫度上升，將引起工件表面層發(fā)生變化。特別是在砂帶磨粒磨損嚴(yán)重時，磨削摩擦加劇，產(chǎn)生大量的磨削熱，使工件表層溫度急劇上升，導(dǎo)致表層金屬發(fā)生組織變化〈如燒傷、裂紋、熱應(yīng)力等〉。這也正是為什么使用砂帶磨削有時仍會燒傷工件表面的一個原因。
從微型刀具――磨粒的幾何結(jié)構(gòu)看，其負(fù)前角大，后角小，特別是砂帶彈性磨削這一特點使磨粒在磨削時對工件產(chǎn)生的擠壓作用很強，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于切屑分離時的拉伸作用。在磨削垂直方向上，磨粒兩側(cè)的金屬都受到較強烈的擠壓，所以導(dǎo)致較大的殘余壓縮應(yīng)力形成。此外，工件表面在磨粒擠壓，滑擦，耕犁等綜合作用下，產(chǎn)生的塑性形變會引起晶格歪曲、畸變、金屬密度降低、比容增加，也會形成表面殘余壓應(yīng)力，下層形成拉應(yīng)力。所以綜合以上分析可知，砂帶在磨削時，磨削力及塑變因素引起工件表面常常呈殘余壓應(yīng)力。這對一些可靠性要求很高的零件加工(如航空發(fā)動機葉片、發(fā)電機轉(zhuǎn)軸等)是極其重要的。
所以，歸納起來，砂帶磨削的機理可以這樣總結(jié)：由于砂帶表面磨粒分布均勻、等高性好、尖刃外露、切刃鋒利，切削條件比砂輪磨粒好，使得砂帶磨削過程中，磨粒的耕犁和切削作用大，因而材料切除率大、效率高。
由于砂帶的彈性接觸狀態(tài)，使得砂帶磨粒對工件表面材料的擠壓和滑擦作用大，因而磨粒有很強的研磨、拋光作用，磨削表面質(zhì)量好。好用嗎非常好眼線膏排行榜排名什么減肥產(chǎn)品最有效有效什么時候減肥效果最好潤唇什么牌子消炎殺菌好
由于砂帶磨粒容屑空間大，磨屑堵塞造成摩擦加劇的可能性減少，由此產(chǎn)生的熱量少；由于砂帶與工件接觸弧長較大，單顆磨粒受力較小而且均勻；砂帶磨粒切刃鋒利，磨削時材料變形小，所產(chǎn)生的熱量相應(yīng)也小，再加上砂帶周長長，散熱性好，因而砂帶在整個磨削過程中產(chǎn)生的磨削力和產(chǎn)生的磨削熱相對于砂輪來說就低得多，磨削溫度低，故有“冷態(tài)”磨削之稱。
中國刀具商務(wù)： 隨著砂帶磨削技術(shù)的飛速發(fā)展，它在制造加工領(lǐng)域正扮演著越來越重要的角色。那么在砂帶的實際磨削應(yīng)用中哪些技術(shù)是應(yīng)該了解和注意的？
黃智：目前砂帶磨削技術(shù)在世界先進(jìn)工業(yè)國已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，就擁有量來說，已逐步接近砂輪磨床，其產(chǎn)值比：美國49：51，德國45：55，日本25：75，英國、瑞士等國的發(fā)展也很快。同時砂帶磨削技術(shù)在國內(nèi)許多單位也得到了較廣泛的推廣應(yīng)用，解決了很多生產(chǎn)實際問題。
砂帶優(yōu)越的磨削性能和靈活的工藝特性決定了它具有極其廣泛的應(yīng)用范圍，從日常生活到工業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)，砂帶磨削幾乎遍及所有領(lǐng)域。其應(yīng)用形式之多樣，范圍之廣泛是其它任何一種加工方法所不能比擬的。
具體表現(xiàn)在：
1、 砂帶磨削幾乎能磨削一切工程材料。除了砂輪磨削能加工的材料外，其還可以加工諸如銅、鋁等有色金屬和木材、皮革、塑料等非金屬軟材料。特別是砂帶磨削的"冷態(tài)" 磨削效應(yīng)使之在加工耐熱難磨削材料時更顯出獨特的優(yōu)勢，因此也被國外工業(yè)界稱為“萬能磨削”的一種高效精密加工方法。
2、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：
（1）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。 實際使用中砂帶磨削常見的加工寬度為50-2000mm，加工厚度0.4-150mm。其生產(chǎn)率高達(dá)1000㎡/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)動機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，加工厚度0.1-2.2mm，表面粗糙度值Ra3.2-0.1μm，帶材運行速度為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)濟的加工方法。已知的線材拋磨直徑在0.8-20mm。連續(xù)運行速度6-150m/min。
?。?）長徑比很大的工件內(nèi)、外圓拋磨?，F(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)備上增加一個砂帶磨削裝置便可實現(xiàn)。批量大的則可采用專用的砂帶磨床。如大型發(fā)電機轉(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，砂帶亦可對其進(jìn)行拋磨。如飛機發(fā)動機葉片、汽輪機葉片、聚光鏡燈碗、反射鏡、餐具水槽、手柄、水暖器具、五金件等等都可用砂帶進(jìn)行高效率高質(zhì)量的拋磨加工。
3、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、萬能砂帶機、臺式砂帶機；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、汽車輪轂端面砂帶拋磨機、葉片數(shù)控砂帶拋機等。總之，無論是通用型還是專用型的砂帶磨削沒備、形式多樣、品種繁多。
中國刀具商務(wù)：通過今天的訪談我們學(xué)習(xí)到很多砂帶磨削知識，對于砂帶的應(yīng)用有了進(jìn)一步的了解。那么您能否對砂帶在未來的應(yīng)用情況作一下展望？
黃云：砂帶磨削因其加工效率高、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強、使用成本低、操作安全方便的特點而廣受青睞。在國外，砂帶磨削技術(shù)已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，其應(yīng)用比例已經(jīng)接近砂輪磨削。目前，砂帶磨削技術(shù)正朝著強力、高效、精密、數(shù)控及復(fù)合加工等方向發(fā)展：在強力高效加工方面，砂帶磨削主要體現(xiàn)在重載大余量強力磨削方面發(fā)展，特別是在熱軋鋼坯高合金管的重負(fù)荷磨削方面的研究與應(yīng)用；在精密加工方面，砂帶磨削主要研究熱點方向在與電解、超聲波、電泳吸附作用等進(jìn)行復(fù)合精密加工，力圖達(dá)到納米級的超精密加工，日本在該領(lǐng)域具有較大領(lǐng)先研究基礎(chǔ)，并已取得突破；在數(shù)控方面，六軸聯(lián)動的數(shù)控砂帶磨床在發(fā)達(dá)國家廣泛用于汽輪機葉片加工，砂帶磨削機器人、自動化砂帶磨削生產(chǎn)線(FMS)更是層出不窮。
盡管我國近年來在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用推廣方面也已初具規(guī)模，并在以上發(fā)展方向都有新的進(jìn)展。但與國外相比扔然存在很大距離，如砂帶磨削機理研究不夠深入，砂帶及砂帶磨床產(chǎn)品品種還十分有限，應(yīng)用范圍仍不夠?qū)挘绕涫窃诮饘偌庸ば袠I(yè)中。此外，相當(dāng)多的工程技術(shù)人員尚未認(rèn)識到砂帶磨削的先進(jìn)性和實用性，仍然還停留在砂紙打磨的陳舊觀念中，對國內(nèi)最新砂帶磨削技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀不甚了解。為此，大力宣傳砂帶磨削，加深對砂帶磨削基本原理和磨削性能的認(rèn)識，掌握其常見用法，熟悉各種砂帶磨床和各種砂帶的使用性能與適用范圍，對于推廣砂帶磨削技術(shù)，加強砂帶磨削基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用研究，促進(jìn)砂帶及砂帶磨床制造業(yè)的發(fā)展乃至提高整個國內(nèi)制造工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量都有十分重要的意義。
嘉賓介紹：
黃云：1962年1月生，重慶大學(xué)機械工程學(xué)院教授，國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心主任副主任、重慶大學(xué)985平臺輕合金材料中心副主任、骨干專家，重慶市材料表面精密加工及成套裝備工程技術(shù)研究中心主任，重慶三磨海達(dá)磨床有限公司總經(jīng)理，中國機械工程學(xué)會生產(chǎn)工程學(xué)會磨粒加工技術(shù)專委員會副主任、中文核心期刊《金剛石與磨料磨具工程》編委、《中國機械工程》、《制造技術(shù)與機床》、《重慶大學(xué)學(xué)報》等刊物評審專家。主要從事精密制造技術(shù)、材料磨削加工機理與機床設(shè)計制造研究。先后主持了國家自然科學(xué)基金1項，國家863計劃1項（重點）， 6項省部級科研攻關(guān)項目及數(shù)十項企業(yè)橫向課題研究與攻關(guān)，在依托單位形成了在國內(nèi)外具有重要影響的砂帶磨削技術(shù)與相關(guān)機床獨具特色的研究方向和領(lǐng)域。先后在國內(nèi)外各級期刊上發(fā)表論文80余篇，出版專著1部，獲取國家相關(guān)專利23項。先后獲得國家科技進(jìn)步二等獎（92年）、重慶市十佳青年科技工作者（92年）、四川省青年科技獎（96年）、全國僑聯(lián)38名科技進(jìn)步帶頭人（2002年）、中共中央統(tǒng)戰(zhàn)部、各民主黨派中央和全國工商聯(lián)聯(lián)合授予全面建設(shè)小康社會作貢獻(xiàn)先進(jìn)個人榮譽稱號（2006年）等獎項。
黃智：1977年5月生，重慶大學(xué)機械工程學(xué)院博士，重慶三磨海達(dá)磨床有限公司副總經(jīng)理。
來源：刀具商務(wù)網(wǎng)
