摘要 闫法舟砂布页轮的雏形和中国的传统用法砂布页轮顾名思义就是作为抛光器具用于除毛刺而出现的。在国内,什么时间出现无可考证,最早的应用范围大约是铸造行业的清砂、抛光及工具类,如锤头
闫法舟
砂布页轮的雏形和中国的传统用法砂布页轮顾名思义就是作为抛光器具用于除毛刺而出现的。在国内,什么时间出现无可考证,最早的应用范围大约是铸造行业的清砂、抛光及工具类,如锤头、刀具的除毛刺与抛光,自行车车圈的电镀前除毛刺和抛光。
最初也是最传统的抛光轮是多层棉布(圆形),用针缝在一起,厚度约15~30毫米不等,中间穿一孔径10毫米左右,用玻璃砂作磨料以后有了棕刚玉磨料,就用各种粒度的棕刚玉,首先在一个容器里熬制动物胶,待胶溶化后,在布轮的圆周上沾上胶液,然后,再放有磨料的容器里,反复滚动,使布轮圆周上沾上磨料,冷却后,穿在一个旋转锥轴之上旋转,有工人手持工件不停地磨削,磨削量的大小,主要靠人工向轮上挤压的力量而定,而且,每个工人跟前都要放上10~20只沾好磨料的轮子,不停地换新,换下来的轮子要重新粘结磨料(主要因为动物胶粘结不牢而且不均匀,在使用过程中由于摩擦发热,动物胶随温度上升而变软,甚至因摩擦温度过高而糊化,致使磨料脱落十分迅速),此种作业劳动强度大,操作现场粉尘飞扬,动物胶焦糊味刺鼻难闻,根本谈不上污染防治之大事。此种原始性的抛光工具一直延续到二十世纪末甚至到现在为止,一些小的乡镇企业或个体小工业业主仍然用此方法抛光打磨。这应该是我国涂附磨具在抛光作业中最早出现的一种形式吧!
中国砂布页轮的出现
现代砂布页轮在我国的出现大约在1984年,当时国家正处在改革开放的初期,尤其在广东、福建外资企业和合资合作企业如雨后出笋般的建立起来,一些高档餐具及不锈钢制品也在国内市场出现,非常漂亮的外观是这些产品本身的需求,也是市场的需求。因此国外的小型带轴砂布页轮引入了中国。带轴砂布页轮(也叫带柄页轮,简称轴轮)一般直径30~40毫米,最大的直径80毫米。厚度一般为15~30毫米。柄径为6.3毫米,采用磨料粒度一般为46#、60#、80#、100#的砂布来制作。另一种为尼龙28D网状布,事前植砂而制成的抛光用软轮,其柄径为6.3毫米。
砂布页轮前期的制作大多手工完成,用剪刀剪裁砂布,然后在胎具上进行组装。此种胎具主要解决同轴度,页轮圆度和外观的整洁漂亮,用粘结剂将其粘合在一起,粘结的牢固程度直接关系到小型轴轮的使用。因为大多数轴轮都在电动或风动工具上使用的,线速度一般都在70~80米/秒左右,转速大约都在每分钟10000转以上。一是要保证工件的抛光效率,二是要得到加工产品的粗糙度。所以,粘结强度成了制作轴轮的关键所在。我们曾做过多种实验,采用水泥粘结、用砂轮灌孔用的硫磺加铅的办法粘结。但都粘结不牢,而且按轴轮大小比例来说,显得太重,保证不了线速度,而且不安全,在使用过程中容易破碎。最后选择了环氧树脂加填充料的办法,自然固化得到了比较好的效果,重量轻而且粘结强度有了保障,外观也比较好看,使用效果非常满意。
随着白鸽集团砂带公司引进德国涂附磨具生产线生产出全树脂及半树脂为粘结剂的高档砂布问世之后,轴轮品质得到进一步提高,在市场上的占有量越来越大,逐步被用户认可。
中国砂布页轮的曙光
砂布页轮真正意义上的诞生
砂布页轮真正意义上的诞生应该是在上世纪80年代中期,在这个期间有人从国外带回来直径320毫米、厚度30毫米和40毫米的两只由砂布做成的页轮,和十几片从页轮上脱落下来的页片。我们从该产品的外观和组成上进行了分析,它属于软砂轮的一种,它由若干个砂布页片组成,用于抛光和磨削,因此我们将其暂定名为砂布页轮。
我们将完好的页轮样品视如珍宝,不忍心将其分解。当时在化工部十一化建公司光华公司经研究组成了一个研制砂布页轮的班子,班子成员有:闫法舟、苗久富、叶乃迟等。先对砂布页轮的结构进行了认真分析,难度最大的是编组式的页轮。它有五片一组在一定的切口之间互相交叉,编排组成,要做到一次成形,首先解决刀具或模具。砂布本身植有磨料,比较薄,用模具成型,显然是不可能的,最终决定做成组合刀具,在冲床上冲压,经过多次设计实验最终做成了第一把冲压组合刀具,将冲压刀具装在1~3吨的冲床上,但冲压刀具下面不可能在工作台上直接冲压,研制班子就试用了各种垫板放在冲床台面上作为缓冲层进行试验,经过多种材料的验证最后认定聚氯乙烯硬塑料板最为适用。然后调整冲裁间隙,因为冲裁载体是砂布,而砂布本身是磨削金属、木料、塑料的工具,磨料硬度又相当高,对刀具损伤极大,不可能长期使用,这样工作效率极低,最后研制组提出了一个办法,就是将刀具下压的死点定在只能切断砂布的布面。使其不接触金刚砂(碳化硅),这一难题就迎刃而解。
刀具和冲压办法现在看来很简单,但对砂布页轮的初期制作阶段推广应用以及以后的发展壮大起到了关键作用,其功不可没。
砂布页轮的组装和粘结
砂布页轮不像固结模具那样,先在模具内成型,而是由砂布裁切成一片片的单页,用适当的办法将其组装在一起,因此必须具备以下条件:
(1)胎具:为了保证同心度、平整度和平衡度,首先要根据砂布页轮的大小和形状事先设计好胎具,将砂布页片的砂面按照一定的方向进行组合,在胎具上组装。有些编组式砂布页轮,要将一定形状的砂布页片编结成组,然后像单片一样在胎具上组合,因此胎具是组装页轮的第一必须。
(2)粘结剂:卡盘和卡环式砂布页轮组装完成后,根据品种不同需要用不同的粘结方法。由于砂布页轮是一片一片组装而成,不像固结磨具那样用不同的结合剂混料成型后,干燥烧结而成。砂布页轮每片要能够牢固的粘结在一起,而且要有一定的可靠性比较困难,因此,粘结剂需要有如下特点:a、粘结剂要具有流动性、渗透性。b、粘结剂要具有凝固时间稳定,不快也不能慢。 c、粘结剂固化之后要具有抗压力、抗拉力的特性。d、卡环式砂布页轮在粘结剂中还要添加填料以加强强度,为了使粘结剂能够把砂布页片每片之间都布满,在浇注之前需要将组装好的砂布页轮进行加温处理,加温温度应保持在摄氏100度以下、80度以上,在浇注过程中,为了保证工人的身心健康,要有通风设备,确保空气流通。
3、砂布页轮的推广和应用
砂布页轮制作出样品以后,怎样使用,用在哪些工装设备上,能不能正常使用,使用效果如何?我们带着这些问题,背着样品,直奔广东。广东作为改革开放的实验区,国外的进口设备和工具,外资、合资企业带来一些新的加工工艺。我们最先找到了珠海不锈钢管厂有限公司,在该厂,他们用砂布页轮加工不锈钢管表面,但用的都是进口产品,价格相当昂贵,一只砂布页轮约合人民币900元左右。经过我们耐心的说服工作,公司的生产和工艺技术负责人抱着怀疑的心理表示同意试用,我们也怀着忐忑不安的心情,等待着试验的结果。经过几天的试用,使用效率和抛光磨削效果都和国外同类产品不相上下,厂家放心了,我们去推广实验的人也放心了。我们生产的砂布页轮以当时的原材料的价格来计算约为每只450元左右,一下子比国外产品低了一半,这对使用者来说无疑是一个利好的消息,一下子就签订了46万的大合同。紧接着在佛山不锈钢制品公司、南海松岗不锈钢有限公司、广州中航不锈钢有限公司等企业都得到推广使用。随着产品的推广及其国产砂布页轮知名度的逐步提高,在广东迅速扩张推广,没几年的功夫,该产品的制造企业如雨后春笋般的发展起来,这个形势对于主要生产高端砂布卷的白鸽集团砂带公司来说是一个大好的消息,对他们的砂布卷在中国市场的开拓起到了很大的推动作用。
4、砂布页轮产品的派生和多样化
砂布页轮面世后,随着国家工业的高速发展,砂布页轮的应用范围也从装饰性不锈钢加工行业向其他行业迅速发展,砂布页轮的品种和种类也随之增加,除轴轮和卡盘式及卡环式平行页轮外,有钹型砂布页轮、碟形砂布页轮、条型砂布页轮、磨头、全角磨头和半角磨头(其中有带柄磨头和不带柄磨头等)。钹型、碟形砂布页轮托板也多有变化,有钢纸板、树脂玻璃纤维网格布,还有直接用树脂薄片砂轮及其他的。平行砂布页轮也根据用途不同,派生出多种品种,为了操作及在电动工具上装卸方便或从安全因素考虑,出现了除基本孔径以外的其它各种孔径。在印刷电路板的抛光中应用的400#以细的砂布页轮,为了使其页轮具有柔软度必须将页片切割成条状,每条宽度约5~8毫米,此种砂布页轮直径在400毫米左右而厚度则达到600~800毫米,成了砂布页轮的巨无霸,在制作过程中,由于厚度太大,就采用页片在80~100毫米的大小,在长套管上组装和粘结。
总之,随着应用范围的不断扩大,品种逐步增加,几乎与固结磨具产品的品种数量不相上下。
砂布页轮第一部企业标准的诞生
随着砂布页轮的大量出现和广泛应用,标准化工作就提上了议事日程,首先,由化工部十一化建公司光华公司闫法舟等和郑州三磨研究所标准室共同着手起草砂布页轮的企业标准。当时对于各种砂布页轮,怎样标定确实成了难题,参照固结磨具的标准,对如下数据进行了定性。
(1)外径:鉴于砂布页轮的组成材料不同,他的外径的组成部分主要是砂布,砂布本身组装成砂布页轮后,它需要定型和包装,因此,砂布页轮的页片形成了弯曲形态,实际使用外径和视觉外径相差较大,在制定此标准时采用了以砂布页轮页片展开长度为标准,而规定公差范围也比较大,一般在1~2毫米之间。
(2)厚度:因为各种砂布页轮不同,有的用铁卡盘固定,有的以树脂浇注而成,所以孔径并不规范,大部分以公制标称(小部分以英制标称),公差要求严格,而一部分砂布页轮在使用过程中要用金属卡盘卡死,然后使用,这部分页轮孔径只是标注并无严格要求。
(3)穴径:根据实际使用设备的要求,部分砂布页轮应有一个我们称之为穴径的标准,因为要在使用中配合夹具,为保证砂布页轮在运行中的同心度和工作平稳,穴径的公差和固结磨具一样要求在+0.1~0.2微米之间。
(4)粒度:是指砂布页轮使用的砂布粒度。
(5)线速度:我们基本上采用了固结磨具线速度的标准。
(6)径向压力:根据砂布页轮的特有个性,径向较固结磨具要软,但也要承受一定的压力,以保证在使用过程中的可靠性和安全性,所以,特制定了一个径向压力,单位是kN。
(7)其它就是页轮种类的汉语拼音代号以上标准的标识及包装等。
此标准几次修订,虽然很粗糙,也不一定科学、严谨,但它却为砂布页轮的正式标准奠定了基础。
砂布页轮所使用砂布的选择
砂布页轮尤其是直径150毫米以上的,是在机械化生产线上使用的,而且用水和皂液进行冷却,这样对砂布提出了耐水的要求,我们选择的是白鸽集团砂带公司生产的“GXK61”砂布。但由于生产工艺和其它原因,以后广泛采用了“GXK51”砂布,由于“51”布布基不耐水,遇水发粘变软,给砂布页轮的制作带来了难题,我们经试验采取了两种措施:
(1)在砂布分割切片前,采用清漆对砂布卷背面(也就是非植砂面)进行喷涂,使其具有耐水功能。
(2)在产品使用过程中,要求操作者在工作中先开抛光机使页轮旋转以后再开水或皂液,这样利用砂布页轮旋转的离心力使液体在工作中不会或少量进入砂布页轮中,在停机时,先关掉水或皂液,然后再关掉抛光机,这样就基本满足了“51”砂布在页轮上的使用。
通过以上两项措施,解决了砂布页轮用料问题,也为“51”砂布的使用开辟了道路。
参加博览会砂布页轮暂露头角
1991年初,在北京国际展览中心举办北京(国际)第二届机床工具博览会,我们化工部十一化建公司光华公司携带砂布页轮产品参加了博览会。砂布页轮在国际博览会上的第一次露面,受到与会者和参观者的青睐,引起了不小的轰动,询问和索要资料络绎不绝,还引起了俄罗斯独联体、台湾等商界的重视,中国“机床”杂志社也十分关注,时任政治局委员、人大常委会副委员长李铁映参观了展览,第一机械工业部原二局王局长饶有兴趣地参观了展览,并和参展人员亲切交谈,勉励工作人员在发展抛光产品方面进一步努力,为国家磨料磨具行业的振兴多做贡献。展会后,应中国“机床”杂志社之约,闫法舟为“机床”杂志撰稿,论文题目为“研磨页轮的制造和应用”,该论文发表在中国“机床”杂志1991年第10期,这是中国有关砂布页轮的第一篇论文。经过此次展览极大地扩大了砂布页轮的影响力,推动了砂布页轮产业的大发展,产品也随之出口美国、台湾等国家和地区!