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  • 青岛砂光机磨削原理以及使用技巧

  • 发布时间:2015.06.23 新闻来源:青岛砂光机_青岛抛光机_青岛异形砂光机_异形砂光机视频_青岛快木数控设备有限公司
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  • 青岛砂光机砂带磨削的基本原理

    砂带是一种将粒状磨料涂布在柔性带状基材上的砂磨工具,要依靠宽带青岛砂光机中的接触辊或压磨板,将其压附在工件表面进行切削,它是20世纪50年代后出现的用砂带代替砂轮的一种新的高效磨削方式。从本质上讲,磨削也是一种切削,砂带表面上的每一个磨粒都可以看作是一个微小的刀具,磨粒突出的尖锐部分可以看作刀刃。磨削时,在整个磨削宽度上,有极多的切削刃同时参与磨削,因此,与车铣刨削相比,减小了磨削力的波动,磨削过程非常平稳,从而提高了加工质量。与砂轮相比,散热好,砂带磨粒排列整齐,磨粒之间的“容屑空间”较大,可以容纳较多磨下来的磨屑。

    青岛砂光机磨削技巧



    由于砂带的磨粒具有形状各异的特性,导致它们的切削角度差异很大,但总体来讲都是以负前角进行切削。负前角切削的特点是通过磨粒前面挤压材料,迫使材料变形移位,位移量较大的被磨削材料与基材分离形成切屑,位移量较小的被磨削材料仅发生塑性变形,留在基材表面形成内表面较粗糙的沟槽,位移量更小的被磨削材料只发生弹性变形,磨粒仅与材料摩擦,去除表面毛刺,使表面相对光滑。据此,可以对磨削过程划分成3个阶段,单个磨粒能够使基材分离形成切屑的阶段为切削阶段;单个磨粒能够使基材产生塑性变形,不能一次性形成切屑的阶段为犁耕阶段;单个磨粒只能够使基材产生弹性变形,磨粒仅与材料摩擦,去除表面毛刺的阶段为滑擦阶段。简单地说,磨削过程的3个阶段是根据磨粒使被磨削材料发生弹性变形、塑性变形和表层分离来划分的,也就是说,对于每个磨粒在磨削过程中处于哪一种阶段,是由磨粒切入被磨削材料的深度决定的,如图1所示。
    青岛砂光机磨削过程

        磨削经历3个阶段的先后顺序与磨削方向和工件送进方向有关,图1所示的磨削方向与被磨削材料送进方向相反,称为逆向磨削,俗称“逆砂”。逆砂时被磨削材料的被磨削层厚度是从零增加到最大值,由于磨粒尖棱处总有圆弧存在,而不是绝对尖锐的,所以磨粒尖棱接触被磨削材料初期不能切入,磨削过程从滑擦阶段开始,随着被磨削层的厚度增加,进入犁耕阶段和切削阶段。

    当磨削方向与被磨削材料送进方向相同时,称为顺向磨削,俗称“顺砂”。顺砂时被磨削材料的被磨削层厚度是从最大值减小到零,因此磨削过程直接从切削阶段开始,随着被磨削层厚度的减小,进入犁耕阶段和滑擦阶段。逆砂经历滑擦阶段时,磨粒周边的容屑空间相对清洁,磨粒比较容易切入被磨削材料,留下较深砂痕。顺砂经历滑擦阶段时,磨粒周边的容屑空间存在未排出的磨屑,这些磨屑分担了砂带作用于被磨削材料上的部分正压力,使磨粒不易切入,所以砂痕较浅。

        当砂带表而磨粒的间距较小,且其高低不完全一致时,部分磨粒被周边磨粒限制了切入深度,在磨削过程中也有可能不经历切削阶段,仅经历滑擦和犁耕阶段,所以在磨削过程中有些磨粒能够形成磨屑,而有些磨粒不能形成磨屑,仅产生高温。因此,砂带具有适当的植砂密度,保持磨粒间距均匀和良好的等高性是非常重要的。

        研究磨削过程就是要充分利用磨削过程3个阶段的不同特点,合理安排其先后顺序,有效延长对磨削有利的阶段,缩短对磨削不利的阶段。为了做到这一点,必须了解木板的磨削特性。

    1.木板的磨削特性

    前面涉及的木板是一种由木材或植物秸秆打碎成刨花或碎料或分离成纤维再热压胶合成的一种板材主要有刨花板、定向刨花板、各种碎料板、秸秆板、中/高密度纤维板等。这些板材由板面强度较低的预固化层逐步向其内部过渡到硬度和强度都较高的高密度层,如图2所示。图2为中密度纤维板的断面密度分布曲线。
    中密度纤维板的断面密度分布曲线

    木板砂光的目的就是要去除预固化层,即去除表面低密度层,使高密度层以尽可能平整光滑无粗砂痕的状态留在板面。只有高密度层才有可能磨削出光滑的效果,但高密度层有一定厚度,所以过度磨削有可能将高密度层磨掉。木板磨削是通过两侧砂带作用于木板上的正压力平衡来自动调节每一侧的磨削量,这对于两侧到达高密度层的被磨削层厚度偏差较小的木板是比较有效的,但对于被磨削层厚度偏差较大的木板还要考虑其他方法。

    由于木板材生产工艺不同,其磨削过程也有其特殊性,例如连续平压机生产的刨花板,表面有一层硬壳,然后才是预固化层,其高密度层是由细刨花组成,含胶量相对高一些,所以需要特殊的磨削工艺,才能取得最佳效果和较高效率。

     木质木板的磨削过程在很多情况下没有进入切削阶段,而是用很多磨粒通过犁耕的方式对材料反复挤压。由于磨粒以犁耕方式对材料挤压的过程是将材料推向反力较小的位置,也就是推向两侧已有的沟槽,这时被挤压材料的位移量就会大于最大塑性变形,使表层材料与基材分离。从上述对磨削过程的描述,可以理解磨削为什么不需要像铣削那样为每个刀尖设置最小切削量仍旧可以正常磨削。

    2.木板磨削的力学特性

    与金属材料相比,木板是一种较软的材料,磨粒的尖棱切入木板所需的正压力相对较小。这个正压力和磨粒表面与木板接触的表面积成正比,磨粒切入的深度越深,所需的正压力也越大。由于表面积是二次函数,所以磨粒的切入深度与正压力的关系也是非线性关系。磨粒的切入深度与木板被磨削层的厚度成对应关系,施加在磨粒上的正压力与植砂密度的乘积即为砂带作用于木板上的单位正压力。所以我们可以用砂带作用于木板上的单位正压力与被磨削层厚度的关系曲线(见图3)来研究木板磨削的力学特性。

    砂带磨削性能趋势曲线

    分析图3所示的趋势曲线可知:

    (1)被磨削掉厚度与砂带作用于木板上的单位正压力成非线性关系,并且存在极限值。在接近被磨削掉的厚度极限时,继续增加压力只会造成能耗的增加。该极限值与砂带的容屑空间有关,随着磨屑的不断增加,砂带在磨削区移动中其容屑空间不断减小,所以磨削区的长度也存在一个极限值,超过这一极限值,容屑空间被塞满磨屑,砂带失去磨削能力。这一特性可以称之为极限磨削特性,只要木板的进给速度足够快,砂带的容屑空间在经过磨削区时被填满,被磨削层厚度不会继续增加。          

    (2)被磨削层厚度较小时,单位被磨削层厚度所需的单位正压力也较小,所以单位磨削量的能耗也较小。这一特性可以在考虑节能时加以利用,如粗砂时被磨削层的厚度应设置在磨削性能曲线的直线段以减小能耗。(3)不同粒度的砂带,曲线的形态相似,但被磨削层厚度的量值不同。砂带越粗(即粒度号越小),量值越高,磨削所需的单位压力也越高,这对提高磨削效率非常有效。

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