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砂带的构成要素及砂带的种类

2019-09-30 17:48 管理员 次阅读

砂带是用粘结剂将磨料粘结在纸、布等可挠性材料上制成的可以进行磨削和抛光的一种带状工具,它是涂附磨具的一种主要且较高级的形式。

其基本组成是:基材、磨料和粘结剂,合称为砂带构成的三要素。

其基本结构如下图所示:

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砂带的特性如下图所示:

砂带的构成要素及砂带的种类

由于砂带的三大组成要素和十种特性因素的不同,砂带可以分为很多的品种,以下仅就几种常用和较先进的砂带作一介绍;


(1).静电植砂砂带和重力(机械)植砂砂带


静电植砂砂带是利用高压静电吸附原理,使磨料极化上吸,并按其自身长轴方向嵌入基材表面的胶层中,从而形成排列整齐、分布均匀的磨料层,如下图所示。静电植砂的砂带磨粒尖刃向外,切削锋利,故磨削效率比一般重力植砂砂带高25%以上。加工表面粗糙度均匀而且较好。静电植砂的植砂密度也易于控制。

重力植砂(又称为机械植砂)砂带是利用磨料的自重,从一定的高度自由落下而嵌在基材表面的胶层中,以形成磨料层,用这种方法植砂,磨料方向不定,多为“倒伏”状态,如图下图所示。这种砂带磨料切刃的锋利性较差,因而磨削效率和加工表面质量均不如静电植砂的砂带。控制植砂密度也更困难。

砂带的构成要素及砂带的种类

但是,尽管重力植砂有上述不足的方面,它仍有有利的一面,如在磨料粒度粗,磨料的韧性相对于某种工件材质不够理想的情况下,用重力大密度植砂所制成的砂带在进行大余量粗磨削加工时,它的综合磨削性能及使用寿命反而比静电植砂的砂带要好。


(2).无接头砂带、接头砂带和开式砂带


无接头砂带是以特制的圆筒布作基材,在一种专用的设备上经过原布拉伸、压光和浸渍处理后,经涂胶、植砂、干燥等制作而成。它有以下的特点与不足之处:


1)由于砂带基材无接头,厚度均匀,运行中无振动冲击,所以特别适用于细粒度的抛光制品。

磨削的表面质量比较好,同时也适用于柔曲半径很小(3.5mm≤R≤6.5mm)的接触轮磨削加工(见本书第五章摆线齿轮曲面砂带磨削)。

2)由于受砂带制造设备本身的局限,砂带的周长和宽度有很大的限制,如宽度1m以上,周长3m以上的砂带就很难实现了。

3)由于采用间断式生产,所以生产效率较低。

4)无接头砂带在制作过程中基材的拉伸和收缩不一致,所以成品砂带伪长短误差较大。

5)无接头砂带不能制造纸基砂带。


正由于无接头砂带存在一系列技术上的问题,无论是国内还是国外,它都是开始时受到欢迎,而后逐渐趋于被淘汰的地位。


接头砂带是目前国内外都广泛应用的砂带,它是由按照砂带的特殊要求而制作好的成卷原坯经裁剪、磨边、接头粘合及分条等转换过程最终形成的产品。

接头砂带周长不受限制,制作使用都很方便,特别是近年来接头的方法,接头胶及接头工艺设备的发展已使接头质量。

无论是其厚度、强度,柔曲特性乃至与非接头部分的整体一致性等方面都已达到了相当高的水平,成为了砂带的主流产品。


开式砂带是砂带中的另一大类,它是按砂带原坯直接经分条后形成的成卷产品,其长度和宽度都可按需要选择。开式砂带制作简单,使用也很方便.并常以细粒度用于精密加工中,如汽车发动机凸轮轴、高密度硬磁盘等的研抛,如下图所示。使用的特点是工件运动速度高,砂带速度慢,使用周期很长,而且在磨削区总有新的磨料参与磨削,因而磨削表面质量的一致性很好。

砂带的构成要素及砂带的种类


(3).密植型砂带和疏植型砂带


密植型砂带又称作闭式(Close)涂附砂带,其特点是磨料彼此紧接,基材整个表面被覆盖,磨料之间无明显空隙。多数加工中部使用密植型砂带。密植型砂带主要用于难度较大的磨削加工,包括重载磨削和强力磨削。密植砂带型号规格以CL.表示。

疏植型砂带又称开式(open)涂附砂带,这种砂带磨粒间按预先给定的距离排布,因而单颗磨粒之间有较明显的空隙,根据使用要求,磨粒一般应覆盖基材表面的50-70%。疏植型砂带柔曲性能好,磨粒之间具有的空间使得在磨削某些材料时,可减少磨屑的阻塞。疏植型砂带以OP.表示。


(4).干磨砂带和耐水砂带


干磨砂带应用广泛,由于砂带磨削是一种“冷态”磨削,常常不需冷却也不致于烧伤工件。干磨砂带若误用于湿磨削中,由于它所使用的粘结剂易和水或其他介质发生亲合,丧失粘结力,产生磨粒脱落,降低砂带耐用度,且会严重影响加工质量。


耐水砂带要求在所有加工中都加入冷却液.当然也可用于干磨它不仅采用耐水的合成树脂为底胶和复胶,而且基材也要经过严格地耐水处理,浸以防水性树脂或聚酯橡胶,增加整个磨具的防水性,接头部分也必须使用耐水胶,从而抵抗冷却液的浸蚀。

耐水砂带进行湿磨削加工可以减少工件发热,避免热烧伤减少热应力,改善工件表面质量。

在某些加工中必须用耐水砂带进行湿磨削,比如马达磁体加工,为消除工件烧伤和变色,必须冷却。在磨削钛合金薄片时,也要冲入大量的水以抑制火花的产生。常用耐水纸和耐水布两种耐水产品,分别ZN和BN表示。


(5).超涂层砂带和网格砂带


超涂层砂带是近年来国外出现的一种新型砂带,其构成中除了基材、磨料、底胶和复胶外,还再涂了一层具有特殊功能的涂层,这种涂层称为超涂层或第三层。

超涂层与二次复胶有本质区别,二次复胶的主要作用是弥补一次复胶之不足,目的是要使磨粒粘结更可靠;超涂层则是为了改善砂带的某种使用性能,在这种涂层中粘结剂含量很少。

它常常是由含硫或某种卤族元素(如氟化钾、氟化钠或其它活性填料)组成的化学添加物(也称磨削助剂)。

虽然人们对超涂层添加物的作用机理认识还不够透彻,但使用的效果表明它对阻止磨屑与工件的再焊或与磨粒的粘接,降低磨削界面剪切力,减少磨料磨损、消除静电吸附、防止砂带填塞、增加表面散热、提高砂带切除率、改善某种加工条件下的表面质量都具有明显的作用。

超涂层砂带在磨削时所需功率和法向力都比普通砂带小。尤其在磨不锈钢、钛合金等难磨材料时,超涂层砂带具有特殊的优越性。


网格砂带有两种情况,一种是砂带基材与普通砂带一样,都为平整型,只是磨料层分为若干有尺寸规定的网格形状。另一种是砂带基材本身为网格状(如网眼亚麻布),植于上面的磨料自然也成为网格状。前者是为了防止砂带在磨削某些特别软的工件,如巴氏合金轴瓦时被堵塞。后者则是为了某种特殊的液体渗入磨削区,如电解液、超能磨削液等等。亦或用作精细抛光加工。

砂带的构成要素及砂带的种类


(6).多层磨料砂带与复合磨料砂带


单层砂带的磨粒脱落,砂带即告报废。单层砂带寿命相对短。多层磨料砂带由于有多层磨料,可以象砂轮一样在工作中缓慢的还原,因而具有一定程度的自锐性。

上层磨料钝化后破裂或脱落,形成新的可用的磨粒层,可明显延长砂带寿命。但层数也不能过多,通常仅为2-3层,否则砂带将变得过硬,不易柔曲,因而这种砂带多用于材料毛坏的荒磨加工。

复合磨料砂带有空心球复合磨料和软木复合磨料砂带两种。


空心球复合磨料砂带的磨粒又称为密致颗粒磨料,是由多达200多个锆刚玉或刚玉(氧化铝)质点通过粘结剂结合在空心球壳上形成的复合磨粒,然后再通过粘结剂固定在基材上。空心球壳是用热塑性树脂做成,也可以是球玻璃、硬树脂、明胶及其类似的硬脆材料。

空心球要求薄而脆,加工过程中磨粒磨钝后,这些单个切削质点就会从复合磨粒中突破出来,锋利的磨粒又参与切削。因而这种磨粒能象砂轮一样在工作过程中缓慢地复原,即自锐。这种磨料制成的砂带既保持了单层砂带柔软性,又保持了多层砂带耐用度高的优点。

复合磨料砂带在新状态下用肉眼看象似一条粗粒度的粗磨砂带,使用这种砂带可以在整个磨削寿命期内都获得非常稳定的表面加工质量,因而尤其适合于加工粗糙度要求一致或有较好的密封性要求的平面零件。


球形复合磨料砂带经济上的优点可以从与普通砂带寿命比较中看出,在其他加工条件相同时,采用这种复合磨料砂带可比普通砂带寿命长2倍。所以空心球复合磨料被认为是目前最有效的一种磨料。


软木复合磨料砂带,这种砂带的磨料是将大量单颗磨粒涂附在软木颗粒上,然后将软木颗粒固结在基材上,其构造类似于空心球磨料。软木砂带具有很高的弹性,是其他几种砂带不可比的。主要用于金属或非金属材料的抛光、研磨、去飞边或毛刺,其用途现正变得越来越广泛。和单层普通砂带抛光相比,耐用度大约提高10倍,加工粗糙度也明显降低。


7.金刚石砂带和立方氮化硼砂带


由于金刚石和立方氮化硼磨料价格极其昂贵,因而这两种砂带几乎都是以金属带(如不锈钢带)为基材,以铬、镍为“粘结剂”,采用电镀的方式将磨料“粘结”在基材上而制成的,目前这两种砂带主要是用于超硬脆材料(如超硬陶瓷)的精密磨削加工。

砂带的构成要素及砂带的种类

8. 酯薄膜研磨砂带


这种砂带的基材-聚酯树脂薄膜是一种非常近似于塑料薄膜的材料,其最大的优点是薄而强度大,韧性很好,表面非常平整且吸附性强,使用时亦不变形。

用它制作特微细研磨抛光砂带,很适合于精度高,粗糙度低的表面以及曲率半径很小的曲面的精密或超精密加工。


9.强力磨削砂带和超长寿命砂带


强力磨削砂带是集中了当今组成砂带的各要素中综合性能最优秀的材料而制成的,它包含了增强聚酯纤维布、锆刚玉以及超强柔韧树脂粘结剂等。

用这种砂带在大功率、高速度、高压力的重型砂带磨床上能够使砂带的磨削效率超过铣削工艺5~10倍。


超长寿命砂带是在强力磨削砂带的基础上,由锆刚玉的进一步发展而获得新的性能更好的陶瓷氧化铝磨料(即SG磨料)的应用,而开发成功的。

它比常规锆刚玉砂带的使用寿命又延长了近2倍,比普通刚玉砂带寿命长近10倍。目前这种砂带主要用于多工位组合自动砂带磨床上,使过去由于经常需更换砂带而无法自动操作的问题得到了解决。


除上面介绍的几种比较典型的砂带种类外,砂带按基材、磨料、砂带的宽度和周长等还可以分为很多种类和规格,这里就不累述了。

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