一、新型金属磨削加工技术
从目前金属加工工艺来看,磨削加工的类型大致可以分为外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、异形磨削等,本文主要探讨以涂附磨具为主的金属磨削加工。
随着工艺要求日新月异的更新,设备水平的不断提升,基础研究的不断充实,涂附磨具本身的高速发展,以涂附磨具为主的金属磨削加工技术已经得到了长足的发展。
1、涂附磨具在金属加工中拥有无可比拟的优势:
(1)涂附磨具加工是一种弹性磨削,因为砂带本身是由基材、粘结剂、砂粒组成,三者均为微弹性材料,驱动砂带的接触轮为橡胶材质,也为弹性材料,故砂带弹性磨削是一种具有磨削研磨抛光复合作用的加工工艺。
(2)涂附磨具的切除效率高,砂带的磨削比超过砂轮10倍,并且几乎可以将全部的输入功率转化为有用的切削功率,浪费的功率损失是很小的,因此,从这方面讲,砂带磨削也是一种很好的节能绿色加工技术。
(3)砂带磨削的表面质量很高,首先砂带磨床的驱动结构非常简单,整个结构的动平衡状态易于控制,同时砂带的容屑率非常高,不易堵塞,是一种冷态磨削,因而能很好的保证磨削质量。
(4)砂带磨削成本低、安全,砂光机结构简单、操作和更换砂带便捷快速,砂粒磨损不会飞溅伤人,安全系数高。
(5)传统的涂附磨具在金属磨削加工中主要以手动的打磨抛光为主,现代随着工艺要求的进步、新材料的出现,更多的会要求大切削量磨削、高一致性表面、精度定厚磨削、柔性磨去毛刺并且辅助以高效的自动化。
2、新型的金属磨削加工技术所涉及的机床主要分为以下几类:
(1)我们最为熟知的SG系列宽带砂光机,使用的涂附磨具为宽砂带,主要对一些整板类的零件进行砂光、去毛刺。
(2)SP系列柔性抛磨去毛刺设备,使用的涂附磨具为砂带二次开发的柔性摩丝轮,主要针对各种平板类零件进行去毛刺倒角等工艺。
(3)TB系列金属打渣机,使用的涂附磨具为砂带二次开发的砂片百洁布磨料盒,主要针对中厚板经过火焰、等离子、激光等切割后产生的挂渣毛刺的去除以及棱边倒角工艺。
(4)SD系列圆盘去毛刺设备,使用的涂附磨具为砂带、百洁布二次开发组合的圆盘去毛刺磨料盘,主要针对精冲行业阀板等零件的精密去毛刺抛光等要求。
(5)NG系列窄带去毛刺设备,使用的涂附磨具为窄砂带,主要针对激光切割的零件的毛刺、飞边的强力去除。
(6)精度磨削的砂带机床,此款设备为我公司正在开发的设备,一直以来砂带磨床一直定义为弹性磨削,没有精度,此款设备可以结合砂带磨削的优势以及砂轮磨床的精度,开发出一款精度砂带磨床。
二、涂附磨具的应用
1、宽砂带的应用,适合加工:碳钢、不锈钢、铝、铜、合金、非金属等,主要加工工艺:表面处理、研磨、抛光等。宽砂带的最新应用领域及要求:
(1)半导体光伏模具行业:磨削精度、粗糙度要求高;植砂粒度密度高且均匀,表面一直性要求高;一般为纸基砂带,需要特定的接头。
(2)汽车行业:百洁布砂带、无纺布砂带、尼龙砂带等;要求砂粒粒度均匀,植砂也均匀,表面一致性要好。
(3)难磨材料(超硬金属)行业:一般为锆刚玉、陶瓷磨料;一般为去余量磨削或去除氧化皮工艺,故需要强大的切削力;使用寿命要高,获得合理的性价比。
(4)非金属材料(橡胶、环氧树脂、大理石等:橡胶工艺为打毛,需要砂带切削力强且不易堵塞;环氧树脂需要磨光定厚,需要砂带耐用切削力强。
(5)高端金属表面美化:包括拉丝、抛光工艺,表面要均匀一致,植砂的均匀性也要保证;有些特定行业需要尼龙砂带或堆积磨料砂带,目的是耐用。
(6)精度磨削、大平面磨削:需要砂带切削力强,植砂均匀,使用寿命要高,获得合理的性价比,超宽砂带的应用,宽度大于2000mm。
(7)自动化:金属卷磨线、自动化生产线要求尽可能减少整线停机更换砂带的频率;目前代替的方式为堆积磨料的砂带,但是堆积磨料砂带堆积的极限厚度有待测试。
(8)特殊工艺去毛刺:硅钢片、镀锌板、贴模板等,要求在表面不破坏的前提下去除干净毛刺。
(9)陶瓷材料:需要金刚石磨料,如何能够在保证高效率稳定的前提下延长寿命,线速度需要达到30米甚至60米验证是否满足要求。
2、砂带二次开发柔性磨丝辊的应用,适合加工碳钢、不锈钢、铝、铜等,加工工艺:去毛刺、倒角。最新应用的要求:
(1)耐用性,目前5*60mm规格的纱布条磨损时间为500-1000小时,急需突破,市场能够接受的寿命为3000小时左右。
(2)布基与砂粒同步磨损,因其独特的加工形式,需要砂粒磨损后布基跟着同步磨损,否则会丧失切削力。
(3)砂粒要锋利,在满足同步磨损的前提下,砂粒要尽可能锋利,保证切削力。
3、砂带二次开发砂片百洁布磨料盒的应用,适合加工:等离子火焰切割下料的碳钢工件,加工工艺:去渣、倒角。最新应用的要求:
(1)耐用性,40#,干磨状态,碳钢,目前35*40mm规格磨损时间为200小时左右,急需突破,市场能够接受的寿命为600小时左右。
(2)硬布基且需与砂粒同步磨损,因其独特的加工形式,需要砂粒磨损后布基跟着同步磨损,否则会丧失切削力。
(3)砂粒要锋利,在满足同步磨损的前提下,砂粒要尽可能锋利,保证切削力。
4、窄砂带的应用,适合加工激光切割下料的工件,加工工艺:除渣、去毛刺。最新应用要求:
(1)耐用性,主要磨削环境为干磨,磨削材料为碳钢。
(2)发热小,干磨状态下尽可能的发热要小。
(3)切削力要大,主要磨削切割后的割渣。
三、总结
1、涂附磨具的广阔前景。随着各种新材料、合金的出现,越来越多需要砂带磨工艺的参与;并且随着对涂附磨具更深的认识,砂带磨削的工艺越来越被更多地接受,涂附磨具在金属加工行业有着非常广阔的前景。这也要求行业同仁更加重视金属砂带磨削领域的产品研发及应用;新工艺的要求往往伴随着新型设备的研发,这也要求涂附磨具同仁能够积极应对新的层出不穷的工艺要求。
2、总结对涂附磨具的新要求,砂带要够锋利,切削能力要强;砂带要够耐用,虽然现在堆积磨料砂带能够满足部分要求,但实际的要求是在保证稳定磨削以及磨削粘结强度的前提下植砂层越厚越好;对于一些特定的需要定厚的材料,砂带本身也要有精度概念;砂带制造过程中,砂粒的均匀性以及植砂的均匀性要保证;对于一些特殊行业砂带的纸基或布基的针对性要重视;某些行业应用的尼龙砂带或者百洁布砂带要引起重视;目前设备越来越偏重使用二次开发磨料,该方面的能力需要提升;宽幅超过2000mm的砂带应用(开发宽幅的整卷砂带,减少接头难度,降低客户使用成本)。
3、行业共生、同步前进。对于砂带磨削,整个行业的推进需要设备制造厂家与磨具制造厂家共同努力来推动行业的更好发展。祥生作为砂带磨削的设备厂家,希望我们了解到客户的新工艺后,我们来制造满足工艺的设备,同仁们能够提供磨具的解决方案,大家一起去攻克砂带磨削领域的新难题;很多磨具厂家没有测试条件,但祥生公司内设有打样检测试验中心,欢迎各位磨具制造同仁携自己的新产品来公司进行测试。我们也可以根据您不同的测试需要提供测试设备。作为设备厂家,我们正在建立一个行业磨削数据库,用数据来驱动行业,整合行业的新型磨料基础应用数据,并共享服务于行业。
作者简介
赵凯,大连理工大学过程装备与控制工程专业毕业,中共党员。现任杭州祥生砂光机制造有限公司应用工程师、总经理助理。致力于有色金属行业砂光机开发推广、新产品开发与应用推广、自动化项目实施与推广。