砂带磨削工艺设计.docx

1、砂带磨削工艺设计更多论文请加QQ 1634189238 492186520第一章 砂带磨削工艺简介第一节 砂带磨削工艺砂带磨削经过近三十年的发展，现已成为一项较完整且自成体系的新的加工技术。因其加工效率高、应用范围广、适应性强、使用成本低、操作安全方便等特点而深受用户亲睐。在国外，砂带磨削技术已有了很大的进步，其加工对象和应用领域日趋广泛，它几乎能加工所有的工程材料，从一般日常生活用具到大型宇航器具无所不可应用，并已成为获取显著经济效益的一种重要手段。其作为一种加工技术之所以受到人们日益广泛的重视，得到迅速发展，是因为它具有以下一些重要的特点：砂带磨削是一种弹性磨削，是一种具有磨削、研磨、抛光

2、多种作用的复合加工工艺。砂带上的磨粒比砂轮磨粒具有更强的切削能力，所以其磨削效率非常高。砂带磨削效率高表现在它的切除率、磨削比（切除工件重量与与磨料磨损重量之比）和机床功率利用率三个方面都很高。目前已知的砂带磨削对钢材的切除率已达到700mm3/mms,甚至超过了车削或铣削等。砂带的磨削比大大超过了砂轮，高达300:1，甚至400:1，而砂轮才30:1。砂带磨床的功率利用率，远在砂带磨削发展初期就已达到80%，领先于其它机床，而今则高达96%，相比之下，砂轮磨床只有52%，铣床57%，车床65%，所以砂带磨削还是一种很好的节能加工技术。 砂带磨削工件表面质量高。这除了因其具有磨削、研磨和抛光的

3、多重作用外，还因为：相对砂轮磨削而言，砂带磨削有冷态磨削之称，即磨削温度低，工件表面不易出现烧伤等现象。砂带磨削系统震动小且稳定性好。由于砂带本身质量轻，其磨削工艺结构系统的平衡状态易于控制，所有的回转部件(如接触轮、驱动轮、张紧轮等)磨损极小，不会出现象砂轮那样的动不平衡因素。此外，砂带的弹性磨削效应能够大大减轻或吸收磨削时产生的震动和冲击。磨削速度稳定，砂带驱动轮不会象砂轮一样越磨直径越小速度越慢。砂带磨削工件表面质量高主要表现在表面粗糙度值小，残余应力状态好，以及表面无微观裂纹或金相组织变化等现象。从表面粗糙度来看，砂带磨削目前已可达Ra0.01mm，达到了镜面磨削的效果，而对于粗糙度值

4、在Ra0.1mm以上的情况,则非常容易达到。砂带磨削工件表面残余应力多呈压应力状态，其值一般在-60-5Kg/mm2，而砂轮磨削则多是张应力，所以砂带磨削非常有利于强化工件表面，提高工件疲劳强度。砂带磨削精度高。由于砂带制作质量和砂带磨床生产水平的提高， 砂带磨削早已跨入精密和超精密加工的行列，最高精度已达到0.1mm以下。砂带磨削成本低。这主要表现在：砂带磨削设备简单。与砂轮磨床相比，砂带磨床简单得多，这主要是因为砂带质量轻，磨削力小，磨削过程中震动小，对机床的刚性及强度要求都远低于砂轮磨床。砂带磨削操作简便，辅助时间少。不论是手动还是机动砂带磨削，其操作都非常简便。从更换调整砂带到被加工工

5、件的装夹，这一切都可以在很短的时间内完成。砂带磨削比大，机床功率利用率高，切削效率高。这使得切除同等重量或体积的材料所消耗的工具和能源费用减少，占用时间短。砂带磨削非常安全，噪音和粉尘小，且易于控制，环境效益好。由于砂带本身质量很轻，即使断裂也不会有伤人的危险。砂带磨削不象砂轮那样脱砂严重，特别是干磨时，磨屑构成主要是被加工工件的材料，很容易回收和控制粉尘。由于采用橡胶接触轮，砂带磨削不会象砂轮那样形成对工件的刚性冲击，故加工噪音很小，通常1/2（D d）。与轮压式磨削法相比，带压法的接触压力较小，单位时间内去除的金属量亦小，主要用于磨削圆弧面、圆锥面和其它异形表面，尤其以精加工抛光为主。砂带

6、和砂轮一样，同属于一种多齿微刃型切削工具，其加工特性基本相同，所不同的只是形状各异而已。2.2 目前的发展状况 在国外，一些工业发达国家由于各种类型砂带磨床的迅速发展，砂带磨削的功能已远远超出了用于除锈、粗磨、抛光等范围，其加工效率为砂轮磨削的520倍，加工质量可与一般常规的磨削方法相媲美，加工精度已接近或达到与砂轮磨削相同的水平，而机床功率的利用率却比任何金属切削机床都高，其应用范围遍及各个行业，几乎对所有材料（如木材、橡胶、各种金属）都可进行磨g帅0工。据有关资料介绍，美国每年的砂轮与砂带产量之比约为 1： 1。在著名的工程机械企业CaterPiller公司，砂带磨削就占有重要的地位。2.

7、3 砂带磨削装置的主要结构及磨削用量砂带磨削装置有几种不同的结构。一种是由电机输出轴直接传动砂带的装置，另一种是由电机经磨削主轴传动砂带的装置，还有一种是供内圆磨削使用的装置。对于第一种装置，它的特点是接触轮直接安装并固定在具有1：5锥度的电机输出轴上，该装置具有砂带张紧及快换操纵机构，参见图2。因为这种磨削装置可以借助夹持架安装在多种金属切削机床上进行磨削加工，故称其为通用砂带磨削装置。在这种装置中，张紧轮和接触轮宜采用质地均匀的尼龙材料制成。由于接触轮和张紧轮都是高速旋转的零件，张紧轮的转速可达 5 000 r min以上，为保证安全并提高整个装置的工作平稳性，加工后应对这两种零件进行动平

8、衡试验，力求将不平衡重减到最小。砂带的线速度受允许的最大极限限制，一般选为 25 ms。工件每转砂带沿工件轴线的纵向进给量一般控制在砂带宽度的一半以内，精加工时可适当减少一些。另外，磨粒的粒度与磨削的表面粗糙度有直接关系，粒度越小，磨削后的表面粗糙度数值越低。使用时，应保证有充足的冷却润滑液和相应的除尘设备。第二章 线材机工作原理第一节 用途与结构该设备主要用于磨削线材表面，线材进料端由压料机构压紧，出料端收卷机构拉直，磨削时，线材只作直线运动，磨头作行星旋转进行磨削其磨削效率高，操作安全简捷，是抛磨线材的理想设备。本设备主要由放线机构、压料收紧机构、磨削装置、后导向装置、收卷机构、床身及控制

9、系统等组成。第二节 工作原理我们需要加工的线材，从送料平台的放线机构出来，首先进入收紧机构的导向装置。由于导向装置的导向套是用聚四氟乙烯作成的，有一定的弹性，如果导入的材料直度不够也能轻易通过。然后线材通过压紧轮与收紧轮的通道，它们都由45号刚制成，在这里线材就有一定校直作用。在后面的收卷机构强行收卷的情况下线材强行通过收紧机构。压紧轮与收紧轮的通道也不是大小不变的，（收紧机构见制图）压紧轮与收紧轮之间的孔径可以通过螺母调定，为了更好的把压紧装置固定在固定座上，我们采用两端固定法，其下端与弹簧组装。为什么要用弹簧组装呢？主要是为了更好地调节压紧轮的平行度，也是调节孔径大小的信号。当孔径小的时候

10、，明显感到螺母拧得不够紧，这也是弹簧在这儿的一个重要作用。由于本设计机床的磨削直径为512，所以当直径过大，我们调节螺母很困难，从而保证机器的正常运行。线材的正式加工是在磨削装置里面。磨削装置相对比较复杂，它由磨头、转盘驱动机构、转盘、碳刷机构、轴、托轮等各大零部件组成。（详见制图）磨头是对工件加工的组要设备，它也是整个机床里面最复杂的部件。现在一一介绍它的组成与工作原理。首先，砂带的传动，砂带是套在张紧轮，驱动论，支承轮上。各类轮与砂带接触的部分均是由橡胶材料构成，主要是为了更好的让砂带传动，减少砂带与轮之间的打滑，增加它们间的摩擦，使传动比较恒定。砂带又通过接触轮压向线材，使线材与砂带接触

11、得更紧密，从而更好的对工件进行磨削。砂带是决定对加工工件加工精度的决定因数。那么砂带的使用与选择也由为重要，在这里做简要的介绍。砂带的基本结构要素：砂带一般由四大基本要素组成，即基体、粘结剂、磨料和结构形式。如表所示：基体布基、纸基、复合基 磨料天然磨料天然刚玉、石榴玉砂带 普通磨料白刚玉、棕刚玉、锆刚玉、碳化硅超硬磨料人造金刚石、立方氮化硼粘结剂动物胶、半树脂、全树脂、耐水产品结构形式无接头砂带接头砂带对接、搭接等二、 砂带的使用范围：1 板材加工行业：原木板、膛合板、纤维板、刨花板、贴面板、家具、建材及其它；2 金属加工行业：有色金属类、黑色金属类、；3 陶瓷、皮革、纤维、油漆、塑料及橡胶

12、制品、石材等其他行业。三、 砂带的选择：正确合理地选择砂带，不仅是为了获得良好的磨加工效率,而且还应考虑砂带的使用寿命。选择砂带的主要依据，一是磨削加工的条件,如磨加工工件的特性、磨床状态、工件的性能和技术要求、生产效率等；另一方面还必须从砂带的特性来选择。1 粒度的选择：一般来说，磨料粒度的选择是考虑磨削效率和工件表面光洁度。对于不同的工件材质，粗磨、中磨和精磨所选用砂带的粒度范围见下表。工件材质 粗磨 中磨 精磨 磨削方式钢铁 24-60 80-120 150- W 40 干磨湿磨有色金属 24-60 80-150 180- W 50 干磨湿磨木材 36-80 100-150 180-24

13、0 干磨玻璃 60-80-100-120 100-150 180- W 40 湿磨油漆 80-150 180-240 280- W 20 干磨湿磨皮革 46-60 80-150 180- W 28 干磨橡胶 16-46 60-120 150- W 40 干磨塑料 36-80 100-150 180- W 40 湿磨陶瓷 36-80 100-150 180- W 40 湿磨石材 36-80 100-150 180- W 40 湿磨2 粘结剂的选择：砂带按粘结剂不同可分为动物胶砂带（俗称干磨砂带）、半树脂砂带、3 全树脂砂带和耐水砂带四种。其适用范围如下：(一) 动物胶砂带价格低廉，制作方便，主要

14、适用于低速磨削。(二) 半树脂砂带改善了动物胶砂带的防潮性差和耐 热 性差等缺点，大大提高了粘结性能，在价格提高不多的情况下，磨削性能成倍增加。它广泛应用于金属、非金属磨削，特别在木材和皮革加工行业中更受欢迎。(三) 全树脂砂带采用优质合成树脂高强度棉布和优等磨料制成，成本较高，但它具有耐磨，可进行强力磨削等特点。在要求高速运转、大切削、高精度磨削的情况下，均胜任。以上三种砂带适于干磨，也可在油剂中磨削，但不耐水。(四) 耐水砂带与上述砂带相比，对原料要求更高，制造工序也更复杂，因而产量较少，价格也比较高。它具有树脂砂带的特性外，还可直接用于水冷却液磨削。4 基体的选择：名 称 特 性 用 途

15、 适 用 范 围纸 单层轻型纸65-100g/M2 轻薄、柔软，抗拉强度低，成本低。 多用于细磨或中磨，适于手工或震动式砂光机使用。 复杂型面工件抛光，曲面木器砂光，金属与木器面漆的磨光，精密仪器仪表修磨等。多层中型纸110-130g/M2 较厚实，柔性好，抗拉强度比轻型纸高。 手工或手持式抛光机用，制造页状、卷状砂纸。 金属工件的除锈、磨光，木器家俱的砂光，底漆腻子磨光，漆面机抛，表壳、仪表修磨等多层重型纸160-230g/M2 厚实，富柔曲性，抗拉强度高，延伸率小，韧性高。 制造纸砂带，机加工用。 适用滚筒式砂光机，宽带砂光机及一般砂带磨床，主要加工胶合板，刨花板、纤维板、皮革及木器。布

16、轻型布（斜纹） 很柔软，轻薄，抗拉强度适中。 手工用或低负荷机用。 金属件打磨除锈、磨光抛光，滚筒式砂光机板材加工，缝纫机架加工，轻负荷砂带。中型布（粗斜纹） 柔曲性好，厚实，抗拉强度高。 机用 一般机用砂带，及重负荷砂带，如家具、工具、电熨斗、砂钢片、发动机叶片型磨加工等。重型布（缎纹） 厚实，纬向强度高于经向强度 机用，适合于重负荷磨削。 用于加工大面积板材。复 合 基 特别厚实，强度高，抗皱抗拉抗破。 机用。 重负荷砂带，特别适于铡花板、纤维板、胶合板加工及镶嵌地板的磨加工等。钢 纸 特别厚实，强度很高，延伸率小，耐热性好。 机用。 主要用于砂盘，打焊缝、除锈、除金属表皮及氧化层等。5

17、磨料的选择：通常是抗张强度较高的工件材料，选用韧性较大、承受压力较高、抗破碎能力强、耐高温性及化学稳定性均较好的刚玉磨料；抗张强度低、韧性大的金属、非金属等工件，选择硬性高、脆性大、易碎裂的碳化硅磨料，如：玻璃、黄铜、皮革、橡胶、陶瓷、玉器、刨花板、纤维板等。6 砂带使用前的处理：砂带使用时要使其运转方向和砂带背面所标志的方向一致，以免砂带在运转中断裂或影响加工厂工件的表面质量。砂带磨削前应先转几分钟，待砂带运转正常时再开始磨削。砂带使用前应做悬挂处理，即将拆开包装的砂带挂在100-250mm直径的管子上，让其悬挂23天。管子直径大小的选择应根据砂带粒度的粗细来决定。悬挂时接头应处于管子上端，

18、管子应成水平状态。 线材机由前后两个磨削工作面够成，它们结构是完全一样的。把张紧装置，驱动装置，支承装置，固定在转盘上，够成一个三角形，这样具有稳定性，那么每个转盘上可以有两个这样的三角形。转盘中间就是线材的通道。线材对称的两边分别是由接触轮把压砂带在线材上，这样一来，线材几乎处在一个固定的通道上。驱动装置由电动机带动驱动轮转动，驱动轮再通过砂带与轮之间的摩擦来实现砂带的运转，从而对工件进行抛光加工。张紧轮在这里主要起调节砂带的张紧程度的，当砂带过紧它可以调松，过松可以调紧。由于选用的砂带很长，所以还要安装一个支承装置。只是这样设计，线材只能磨削到两个较小的对称面。线材不转动，因为线材是很长的

19、，线材还需要收卷机构收卷，是不可能转动的。那怎么办呢？所以只有让转盘转动。转盘绕线材作圆周运动，线材不转动，由于砂带机构是固定在转盘上，那么就相当于砂带绕线材转动。砂带又是相对线材作切线运动，这样一来砂带就可以磨削到线材的一周了。前面已经讲了，砂带机构是固定在转盘上的，而砂带机构最主要驱动装置是电动机。这儿选用的是异步电动机。电机也是固定在转盘上，那又是怎样对电机供电的呢？所以在这里我们进行了一个非常巧妙的设计安装一个电刷。转筒（见制图）和电刷是相互接触的，它在这里对电机的供电起一个桥梁作用。转筒固定在两个转盘之间，和转盘同步转动。供电电刷作用在转筒上，它是通过支架固定，电源就输在了转筒上拉。

20、电动机的连线又与另一电刷连接，这样转筒上的电就输入了电动机，解决了电机供电的难题，避免电机会绕线的问题。电刷与电机都需要经验和一定的理论来确定。特别是电动机，他几乎是所有机械设备的必备用品，所以选用就非常的重要。下面分别来介绍它们。电刷在电机中起着输入或输出电流的作用，在整流子电机中，电刷还起着换向作用。电刷的质量直接影响着电机的使用性能，它是电机的重要组成部件。 电动工具、家用电器电刷是令仪公司主导产品之一，具有火花小、噪音低、抗电干扰，使用寿命长、安全可靠等优点。广泛用于各种规格的电机，如：吸尘器、手电钻、压榨器、搅拌机、混合机、割草机、缝纫机、空气干燥机、豆浆机、微型电动冲击钻、电动磨光

21、机、.电刨励磁机等。电刷是用在电机的换向器或集电环上，作为导出或导入电流的滑动接触体。随着电机工业的发展，出现了不同性质的电刷，根据所用原材料和制造工艺的不同，可分为碳石墨电刷、天然石墨刷、电化石墨刷、金属石墨电刷。碳石墨电刷主要用炭粉、石墨粉按一定比例混合，用沥青等作粘结剂，经混合、磨粉、压制、焙烧、加工装配而成。（目前已经淘汰）。石墨电刷是以天然石墨粉作基本材料，用树脂或煤焦油沥青作粘结剂，经混合、压制、固化（指树脂作粘结剂）、或焙烧（指用沥青作粘结剂）、加工装配而成。电化石墨类主要采用炭黑、焦炭（包括石油焦、沥青焦）、木炭和部分石墨粉为原材料，以煤焦油或沥青作粘结剂经混合、磨粉、压制、焙

22、烧、石墨化（处理温度在2500以上）等工序制成半成品毛坯，然后加工装配制成成品电刷。金属石墨电刷（又称有色电刷），是以金属粉末（铜、银、锡、铅等粉末）和石墨粉为基本原材料，经混合、压制、烧结、机械加工、装配而成。电刷的分类我国电刷有以下几类：1、 天然石墨电刷：S3、S4、S5、S6B、S6M、S7、S26、S201、251、S253、S255、S270等；2、 电化石墨电刷：D104、D172、D172N/M、D202、D213、D214、D215、D252、D280、D308、D308L、D309、D374、D374B、D374D、D374N、D374F、D374S、D374L、D376、D376N、D376Y、D464F、D479等；3、 金属石墨电刷：J101、J102、J103、J105、J113、J151、J164、J201、J