第一篇：液氮冷卻在切磨削加工中的應用

液氮冷卻在切磨削加工中的應用

在機械加工中普遍使用的切削液具有潤滑、冷卻、清洗及防銹等作用，對提高切磨削加工質量和效率、減少刀具磨損等有著顯著效果，取得了巨大的經濟效益。

隨著機械加工業的發展，人們開始大力發展先進制造技術，使機床切削速度更快，切削負荷更大、切削溫度更高，同時不斷有新工藝出現來適應新材料的加工，這都需要新型的高性能切削液滿足加工要求；但更重要的是，環境保護和人類自身健康越來越為人們注意的焦點，清潔生產、綠色制造已成為發展先進制造技術的主題之一。實踐表明，普通的切削液對生態環境和人類自身會造成諸多不良影響，已難以適應清潔生產和綠色制造的要求。

因此，現代切削液技術出現了一些新的發展特點，首先是在研究開發新的切削液時，強調了長壽命、低毒和低污染，并朝著環保型切削液發展，其廢液經處理后可完全降解，不會對自然界產生危害；其次是大力干切削(切削時不用切削液)的研究，擴大其使用范圍；還有就是努力尋找傳統切削液的替代品。用液氮作為冷卻液進行低溫加工，就是一項引起廣泛重視的研究成果。

一、液氮冷卻低溫切磨削加工的特點

利用液氮進行低溫(超低溫)切削加工，就是利用液氮使工件、刀具或切削區處于低溫冷卻狀態進行切削加工的方法。它可分為兩種形式應用：一是直接應用，即把液氮象切削液一樣直接噴射到切削區；二是間接應用，在切削加工中用液氮冷卻刀具或工件。

機械材料的切削加工與其機械性能密切相關，而后者往往隨溫度的變化而不同。例如溫度升高時，材料的硬度下降，強度降低；溫度降低時，材料則變脆，塑性減小，有些金屬材料存在明顯的冷脆現象，即當溫度降低到某一臨界值時，材料無明顯的塑性變形而產生脆性斷裂的特性。材料發生冷脆現象時，其韌性大大降低，致使塑性急劇減小，當然變形所需之功也會減少。正是利用材料的低溫脆性和低溫介質，低溫切削技術主要有三大特點，一是可改善難加工材料的切削加工性；二是能提高工件的加工精度和表面質量；三是能延長刀具壽命。這主要因為工作溫度低，改善了材料的切削加工性，切削力降低，切削熱又被迅速帶走，刀具則始終在較低溫度下工作。

二、液氮冷卻的應用

近年來，國外在這方面的研究已取得迅速的發展，并開始用于生產。國內在開發這方面的試驗研究，并取得了一些進展。主要應用在以下幾方面：一是具有 低溫脆性的鋼鐵等材料的切削加工；二是對一些難加工及很難加工的不銹鋼、鈦三是解決了一些非金屬材料及復合材料難加工問題。1.液氮冷卻的直接應用

即將液氮作為切削液直接噴射到切削區。氮氣是大氣中含量最多的成分，液氮作為制氧工業的副產品來源十分廣闊。使用液氮作為切削液，應用后直接揮發成氣體返回大氣中，沒有任何污染物，從環保方面看，是一種很好的切削液替代品。

美國懷特州立大學S.Y.Hong博士為首的課題組，在解決了液氮從貯存罐到切削區流動過程中的液氮揮發問題后，在液氮冷卻超低溫狀態下，對車削加工方法進行了廣泛的研究。他對某些刀具材料的超低溫下切削性能實驗研究結果表明，在液氮冷卻加工狀態下，硬質合金材料能保持其抗彎強度、斷裂韌性和耐沖擊強度，其硬度隨溫度的降低而增大，因此硬質合金刀具材料在液氮冷卻中能夠保持其優良的切削性能，并且和在常溫下一樣，其性能決定于粘結相的數量。對于高速鋼，隨溫度的降低，其硬度增大而抗沖擊強度降低，但總體上能保持較好的切削性能。他對一些材料在低溫下提高其切削加工性進行了研究，選用了低碳鋼AISI 1010、高碳鋼AISI 070、軸承鋼AISI E52100、鈦合金Ti-6Al-4V、鑄造鋁合金A390五種材料，實驗研究表明：由于低碳鋼表現出良好的低溫脆性，低溫切削可獲得理想的加工效果；對于高碳鋼和軸承鋼，應用液氮冷卻可抑制切削區溫升和刀具磨損速度；在切削鑄造鋁合金時，應用低溫冷卻可提高刀具硬度和刀具抗硅相磨粒磨損能力，在加工鈦合金時，同時低溫冷卻刀具和工件，可有效地降低切削溫度和減少鈦和刀具材料之間的化學親和力。總之，都獲得較好的加工效果。

一般來說，由于刀具磨損極其嚴重，金剛石刀具不能用來加工黑色金屬。美國一學者采用液氮冷卻加工系統對不銹鋼用金剛石刀具進行車削加工，由于低溫抑制了碳原子的擴散和石墨化，大大減少了刀具磨損，并取得了極好的加工質量，其表面粗糙度達到Ra25nm。

磨削加工時會因磨削區高溫常常對工件表面造成熱損傷，如燒傷、微裂紋等。為有效解決這些問題，印度工學院S.Paul對液氮超低溫磨削五種常用鋼材進行了研究，結果表明：正確合理地使用液氮冷卻，可有效控制磨削區溫度，使磨削溫度保持在材料發生相變溫度之下而不發生磨削燒傷；并且在材料塑性增大和就較大進給量情況下，這種效果更加顯著。

對于非金屬材料和復合材料的液氮冷卻切削加工，國外也開展了廣泛研究。如KFRP(Kevlararamind fiber reinforced plastics)一種高強度/重量比、耐疲 合金、高強度鋼、高強度耐熱合金等材料低溫切削，可顯示其獨特的優越性； 勞的復合材料，用傳統切削方法加工非常困難，限制了這種材料的使用。新西蘭學者對其進行超低溫冷卻加工，使用液氮不間斷冷卻(0.4～0.5l/min)，極大的改善了這種材料的切削加工性，不但獲得了滿意的加工表面質量，還在很大程度上延長了刀具壽命。采用低溫切削熱固性塑料、合成樹脂、石墨、橡膠和玻璃纖維等材料時也均顯示出良好的切削性能。

由此可見，在有關法規越來越嚴格，切削液使用和處理費用日益升高的情況下，液氮確實是一種未來切削加工中比較有效和經濟的切削液替代品。

2.液氮冷卻的間接利用

主要是刀具冷卻法，即在加工中不斷地冷卻刀具，使切削熱快速從刀具上、特別是刀尖處被帶走，刀尖始終保持在低溫狀態下工作。美國林肯大學的學者，利用山特維克公司生產的一種配備新型冷卻系統的CBN(PCBN)刀具進行試驗研究，這種刀具是在車刀上部的方盒內儲存液氮，由進口輸入，從出口流出。試驗表明，液氮冷卻時，車刀切削壽命延長10倍，磨損降低1/4，并可獲得較小的表面粗糙度。

還有一種特殊的間接利用方法為噴氣冷卻。日本一些學者研制出噴氣冷卻系統，系統使用的冷卻氣體是由液氮在熱交換器中冷卻過的，其溫度低于-50℃。冷卻氣體直接噴射于磨削點。實驗發現磨削后工件材料的殘余壓應力比使用磨削液磨削要大，而且殘余壓應力的分布區域也變寬了。而殘余壓應力可提高零件的抗疲勞壽命，對一些零件，如飛機零件等十分重要。采用固體潤滑劑處理過的CBN砂輪，或加工中添加極少量(10l/h)的超精植物油，可在加工中起到較好的潤滑作用。

三、結論

利用一些鋼鐵材料的低溫脆性，進行液氮低溫切磨削加工，可提高其切削加工性，提高加工質量。

把液氮作為切削液直接應用，可顯著降低切削溫度，提高加工精度和表面質量，延長刀具(砂輪)使用壽命，液氮是一種未來切磨削加工中比較有效和經濟的切削液替代品。

使用液氮冷卻低溫(超低溫)加工，解決了一些難加工金屬材料、非金屬材料和復合材料的難加工問題。

利用液氮冷卻切磨削加工時，需使用一些潤滑劑解決切屑形成過程中潤滑性差的問題；同時工件上新生的金屬表面具有極強的化學活性，暴露在空氣中均會很快生銹，因此，還需使用一些防銹劑來防止工件、機床生銹。

第二篇：高速磨削加工工藝及應用

高速磨削加工工藝及應用

班級：測控技術與儀器 1122240 姓名：葉成權

指導教室：趙世萍

摘要

高速磨削加工屬于先進制造方法。與普通磨削比，它有很多優點，且集粗精加工于一身，能達到與車、銑、刨等切削加工相媲美的金屬磨除率，能實現對難磨材料的高性能加工。闡述了高速磨削加工工藝的確定，高速磨削加工在工業中的具體應用，以及進一步提高磨削速度的設想。

關鍵詞：高速磨削；加工工藝；應用 高速磨削概述

高速磨削是通過提高砂輪線速度來達到提高磨削效率和磨削質量的工藝方法。它與普通磨削的區別在于很高的磨削速度和進給速度，而高速磨削的定義隨時間的不同在不斷推進。20 世紀60年代以前，磨削速度在50 m/ s 時。即被稱為高速磨削；而20世紀90 年代磨削速度最高已達500 m/s。在實際應用中，磨削速度在100 m/ s 以上即被稱為高速磨削。高速磨削可大幅度提高磨削生產效率、延長砂輪使用壽命、降低磨削表面粗糙度值、減小磨削力和工件受力變形、提高工件加工精度、降低磨削溫度，能實現對難磨材料的高性能加工。隨著砂輪速度的提高，目前比磨削去除率已猛增到了3 000 mm3/mm·s 以上，可達到與車、銑、刨等切削加工相媲美的金屬磨除率。近年來各種新興硬脆材料（如陶瓷、光學玻璃、光學晶體、單晶硅等）的廣泛應用，更推動了高速磨削技術的迅猛發展。高速磨削技術是適應現代高科技需要而發展起來的一項新興綜合技術，集現代機械、電子、光學、計算機、液壓、計量及材料等先進技術于一體。日本先進技術研究會把高速加工列為五大現代制造技術之一。國際生產工程學會（CIRP）將高速磨削技術確定為面向21 世紀的中心研究技術之一。高速磨削加工工藝

高速磨削的加工工藝涉及磨削用量、磨削液及砂輪修整等方面，下面將分別進行闡述。

2.1 磨削用量選擇

在應用高速磨削工藝時，磨削用量的選擇對磨削效率、工件表面質量以及避免磨削燒傷和裂紋十分重要。表1 給出了磨削用量與砂輪速度的關系。除了砂輪速度以外，決定磨削用量的因素還有很多，因此應用中需綜合考慮加工條件、工件材料、砂輪材料、冷卻方式等因素，以選擇最優的磨削用量。

2.2 磨削液

在高速磨削過程中，所采用的冷卻系統的優劣常常能決定整個磨削過程的成敗。冷卻潤滑液的功能是提高磨削的材料去除率，延長砂輪的使用壽命，降低工件表面粗糙度值。它在磨削過程中必須完成潤滑、冷卻、清洗砂輪和傳送切削屑四大任務，與普通磨削液要求類似。

2.3 砂輪的修整

目前應用較為成熟的砂輪修整技術有：（1）ELID在線電解修整技術在線電解修整（electrolytic in—process dressing，簡稱ELID）是專門應用于金屬結合劑砂輪的修整方法，與普通的電解修整方法相比，具有修整效率高、工藝過程簡單、修整質量好等特點，同時它采用普通磨削液作為電解修整液，很好地解決了機床腐蝕問題。經ELID修整的4000 號鑄鐵結合劑金剛石砂輪成功地實現了工程陶瓷、硬質合金、單晶硅、光學玻璃等多種材料的精密鏡面磨削，表面粗糙度Ra 可達2～4 nm。（2）電火花砂輪修整技術

利用電火花修整可對任何以導電材料為結合劑的砂輪進行在線、在位修整，易于保證磨削精度，不會腐蝕設備，修整力小，對小直徑及極薄砂輪的修整較為方便，同時整形效率高、修銳質量好；磨料周圍不殘留結合劑，修銳強度易于控制。（3）杯形砂輪修整技術

采用杯形砂輪修整器修整超硬磨料成形砂輪，其修整效率及修整精度都比傳統的成形砂輪修整方法要高，可達到零誤差的砂輪表面。砂輪修整后的磨削性能實驗表明磨削力明顯減小，磨削性能良好，且砂輪使用壽命長。

（4）電解—機械復合整形技術

運用此法可在短時間內將砂輪修整到較高的表面質量及形狀精度，為砂輪的精密修整提供了良好的條件。高速磨削的應用

高速磨削的應用技術有高速深切磨削、高速精密磨削、難磨材料及硬脆材料的高速磨削。

3.1 高速深切磨削

以砂輪高速、高進給速度和大切深為主要特點的高效深磨（high efficiencydeep grinding，簡稱HEDG）技術是高速磨削在高效加工方面的應用之一。高效深磨技術起源于德國。1979年德國P.G.Werner博士預言了高效深磨區的存在合理性，開創了高效深磨的概念，并在1983 年由德國Guhring Automation公司創造了當時世界上最具威力的60 kW強力磨床，轉速397 0 0 1 為10000 r/min，砂輪直徑為400 mm，砂輪圓周速度達到100～180 m/s，標志著磨削技術進入了一個新紀元。1996 年由德國Schaudt 公司生產的高速數控曲軸磨床，是具有 高效深磨特性的典型產品，它能把曲軸坯件直接由磨削加工到最終尺寸。德國Aachen工業大學宣稱，該校已采用了圓周速度達到500 m/s的超高速砂輪，此速度已突破了當前機床與砂輪的工作極限。高速深切磨削可直觀地看成是緩進給磨削和高速磨削的結合。與普通磨削不同的是高效深磨可通過一個磨削行程，完成過去由車、銑、磨等多個工序組成的粗精加工過程，獲得遠高于普通磨削加工的金屬去除率（磨除率比普通磨削高100～1 000 倍），表面質量也可達到普通磨削水平。例如，采用陶瓷結合劑砂輪以120m/s 的速度磨削，比磨削率可達500～1000 mm3/mm·s，比車削和銑削高5倍以上。英國用盤形CBN砂輪對低合金鋼51CrV4進行了146 m/s 的高效深磨試驗研究，材料去除率超過400 mm3/mm·s。高效成形磨削作為高效深磨的一種也得到廣泛應用，并可借助CNC系統完成更復雜型面的加工。此項技術已成功地用于絲杠、螺桿、齒輪、轉子槽、工具溝槽等以磨代銑加工。日本豐田工機、三菱重工等公司均能生產CBN高速磨床。GP-33 型高速磨床采用CBN砂輪以120 m/s 磨削速度實現對工件不同部位的自動磨削。美國Edgetrk Machine公司也生產高效深磨 機床，該公司主要發展小型3 軸、4軸和5 軸CNC成型砂輪，可實現對淬硬鋼的高效深磨，表面質量可與普通磨削媲美。高速深切磨削具有加工時間短（一般為0.1～10 s）、磨削力大、磨削速度高的特點，除了應具備高速磨削的技術要求外，還要求機床具有高的剛度。

3.2 高速精密磨削

高速精密磨削（precision high speed grinding）是采用高速精密磨床，并通過精密修整微細磨料磨具，采用亞微米級切深和潔凈加工環境獲得亞微米級以下的尺寸精度。高速精密磨削主要是高速外圓磨削。即使用150～200 m/s的砂輪周速和CBN 砂輪，配以高性能CNC 系統和高精度微進給機構，對凸輪軸、曲軸等零件外圓回轉面進行高速精密磨削加工的方法。它既能保證高的加工精度，又可獲得高的加工效率。這一技術在日本應用最為廣泛。例如，使用豐田工機株式會社GCH63B型CNC高速外圓磨床來磨削加工余量達5 mm的球墨鑄鐵凸輪軸，比磨削率可達174 mm3/mm·s，砂輪磨削比可達33500。以表面粗糙度Rz3 μm為上限，砂輪經過一次修整可連續磨削60 個工件，磨后表面呈現殘余壓應力，并可從毛坯直接磨為成品，省去了車工序及工序間的周轉。豐田工機GZ50 型CNC高速外圓磨床上裝備了其最新研制的Toyoda State Bearing 軸承，使用轉速在200 m/s 的薄片陶瓷結合劑立方氮化硼砂輪對軸類零件進行一次性縱磨來完成整個工件的柔性加工過程，并首先在曲軸銷加工中應用成功。在M104CNS/CBN 高速外圓磨床上安裝了帶有神經網絡自學習功能的數控系統，使得磨床的加工性能更加完善。德國Guhring Automation 公司RB625高速外圓磨床上，使用CBN 砂輪可將毛坯一次磨成主軸，每分鐘可磨除2 kg金屬。高速磨削技術的研究

高速磨削技術正為世界工業發達國家所重視，并已開始進入實用化階段。我國在高速磨削技術研究利用方面和國外相比有較大差距，大力加強高速磨削技術的研究、推廣和應用，對提高我國機械制造業的加工水平和加快新產品開發具有十分重要的意義。

高速磨削技術的研究，主要從制約切削速度的各個方面進行研究。（1）發展高功率高速主軸。

（2）研制適應高速磨削的新穎砂輪，這樣才能提高磨削速度。（3）磨床結構的改進。

為了盡可能降低機床在高速時由于砂輪不平衡引起的振動，應配置在線自動平衡系統，以使機床在不同轉速時，始終處于最佳的運行狀態。為了提高生產效率和工件的加工精度，則應采用高速、高效和高精度進給驅動系統。比如在平面磨床上采用直線電機替代絲杠螺母傳動；在進行偏心磨削時，外圓磨床除了須具備高速滑臺系統外，還要配備高速數控系統，以保證工件的精度及較高的生產率。（4）優化冷卻潤滑系統。除了要注意冷卻潤滑液本身的化學構成外，其供給系統也十分重要。因此，在研制高速磨床時，必須配置高壓的冷卻潤滑供給系統。（5）磨削速度向超音速邁進。

高速磨削應用研究的下一個目標將是沖破音速大關，把磨削速度提高到350 m/s 以上，進而使500 m/s 的磨削速度在工業應用上成為可能。當然，單就磨削速度一個參數并不能全面評價磨削過程的優劣，最佳的磨削速度應是磨削過程經濟效益最好時的速度。這一最佳速度，必須經過改進機床設計，優化切削條件和配套系統等深入研究才能達到。

第三篇：磨削加工中砂輪排屑難題探討

磨削加工中砂輪排屑難題探討

磨削加工是一種應用廣泛的金屬切削方法，主要加工傳統刀具難以切削的硬質材料以及表面質量、尺寸精度要求高的材料。隨著大量新材料的出現和運用對零件精度、質量的要求，磨削加工應用的增長幅度超過其他傳統加工方法。磨削加工中，磨粒的尺寸、形狀和分布對加工起著重要作用，但在加工韌性金屬時，出現砂輪急劇堵塞鈍化，導致砂輪壽命縮短，為避免砂輪堵塞鈍化和產 生的不利影響，分析砂輪堵塞機理、成因非常必要。

1.磨屑的形成磨削過程是通過切除一定量的工件 材料獲得較髙表面質量和精度，常用刀具為砂輪。砂輪是由磨料、結合劑經壓坯、干燥、燒結而行成的疏松體，其單個磨粒就是一把微小的切削刃，有很大的負前角和刃口鈍圓半徑。高速運動磨粒經過滑擦、耕犁后切入工件，切削層材料有明顯的沿剪切面滑移后形成了短而薄的切屑，這些磨屑在磨削區內被加熱到很高的溫度，然后被氧化和熔化，而固化成微粒球體，在球體面上還有某些叉枝，是一種主要磨屑形式。磨削耐酸不 銹鋼Cr20Ni24Si4Ti時，發現大量球狀磨屑，還伴隨著帶狀、節狀磨屑以及灰燼, 這些磨屑有不少部分將會填充到砂輪氣孔中，依附在磨料的四周，引起砂輪的堵塞，導致磨削精度下降，燒傷工件，縮短砂輪壽命。

2.砂輪堵塞的類型和機理分析

2.1砂輪堵塞的類型

砂輪堵塞的類型有嵌入型、粘著型和混合型。嵌入型堵塞是磨屑嵌塞在砂輪工作表面空隙處的堵塞狀態;粘著型堵塞是磨屑熔結在磨粒及結合劑上的堵塞狀態;混合型堵塞是既有嵌入型堵塞又有粘著型堵塞。

2.2嵌入型堵塞的機理分析

外來因素：磨削加工有一個很重要的特點，一般Fy/Fz大于2?10,工件 材料愈硬，塑性愈小，比值愈大，磨削區的磨屑在強大的正壓力作用下，被機械擠進砂輪表面的空隙里。磨屑是沿磨粒前面滑出，磨粒前面的局部區域堆積著數層磨屑，在砂輪高速旋轉的作用，磨粒后面形成氣流旋渦區，旋渦區的空氣壓力顯著減小，在負壓力作用下，使部分磨屑依附在磨粒的后面，形成磨粒后刀面的依附性堵塞，依附物多數是灰燼和微粒。

靜電場的作用：在磨削區某些小區域內形成了有砂輪和工件組成的小電場，在電場的作用下，部分磨屑將呈現極性，根據異性相吸原理，與砂輪極性相反的磨屑就被吸附在砂輪工作表面。借助于砂輪與工件之間較大的機械壓力，使己吸附在砂輪表面的磨屑能穩定地嵌入砂輪表面空隙之間。

2.3粘著型堵塞的機理分析

熔化性粘結：磨削過程中絕大部分輸入功率轉變為磨削熱，使磨削點溫度高達1200k以上，磨屑遇空氣快速氧化，形成低熔點的金屬氧化物，在磨削區高 溫加熱呈熔化或微熔狀態，覆蓋在砂輪表面，當砂輪上這部分表面再次參與磨削時，在磨削力的作用下被擠開或強化，增加了與砂輪的親和力和附著力，有的被擠壓粘附在工件表面隆起的溝槽表面 中。通過多次隨機磨削，磨粒四周粘附許多磨屑，使磨削力增大，同時溫度升高, 由此引起惡性循環，加劇堵塞，直至磨粒破碎或脫落。

化學性粘結：不同元素之間的化學親和力是粘結性堵塞的又一重要原因。磨粒和被磨削材料在髙溫下接觸，溫度因素使它們活動能力增強，親和力加劇，當具備一定條件時就導致化學反應，使磨粒和磨屑在砂輪表面生成一種喪失切削能力的晶體。

3.砂輪自身對堵塞的影響

3.1磨料種類

不同砂輪堵塞程度差別很大，從減少堵塞程度，改善磨削效果來看，不同的工件材料，應選用不同的磨料種類。如果選用的磨料不能適應工件材料的磨削性能，就容易產生急劇堵塞，使加工無法正常進行。如用剛玉類磨料磨削鐵碳合金，碳在空氣中與氧氣生成一層很薄的氧化膜，能有效地阻止工件與磨料之間的化學親和作用，但如磨削鈦合金，堵塞則嚴重的多。有的工廠磨床上的砂輪久用不換，能磨萬物，好似節約、方便，實際上損失了效率和精度。

3.2磨料粒度

磨料粒度對砂輪堵塞有一定影響，一般來說細粒度比粗粒度容易產生堵塞現象。因為細粒度砂輪的孔隙容積和磨屑截面積都小，細粒度砂輪的切刃數增加，切屑也多，加上磨削溫度升高等原因，在切入次數較小的范圍內，細粒度砂輪容易堵塞。隨著切入次數的增多，粗粒度的砂輪與細粒度砂輪相比，切入的深度要大，磨粒切刃磨損量就大，且磨削溫度上升，在孔隙里的切屑熔結物就增多。到一定次數后，粗粒度砂輪的堵塞量反而要超過細粒度砂輪的堵塞量。半精磨和精磨時，切入量小，溫度低，堵塞輕，選擇細砂輪;粗磨切入量大，溫度高，堵塞在空隙的磨屑、熔結物多，選擇粗砂輪。

3.3砂輪的硬度

砂輪的硬度指磨粒脫落的難易程度，由粘結劑的強度予以保證。粘結劑強度愈高，砂輪硬度也愈大，磨粒磨鈍量就愈多，磨粒脫落前對工件的滑擦、擠壓愈加嚴重，磨屑更容易機械地填充到砂輪空隙中去，同時還伴隨著產生更多的摩擦熱，摩擦熱為粘結性堵塞提供熔結物。因此砂輪的硬度對堵塞量影響較大，砂輪越硬，堵塞量越大。一般情況下，砂輪硬度選用G?H,在一些難加工的材料中，也采用D?0的硬度。

3.4砂輪組織

砂輪組織反映了磨料、粘結劑、氣 孔三者之間的比例關系。砂輪組織越密，工作得磨粒數越多，切削刃間距離變小，砂輪更容易堵塞。含有45%磨料的砂輪比含49.2%磨粒的平均堵塞量要少一半;含有53%磨料的砂輪比含49.2%磨料的砂輪磨削工件的堵塞量高二倍。在磨削難加工 材料時應選擇組織號為7至9號的砂輪，大氣孔的砂輪就大氣孔砂輪效果較好。

4.磨削條件的影響

4.1砂輪線速度

砂輪線速度的增加使磨粒的最大切深減少，切屑截面積減小，同時切削次數和磨削熱增加，這兩個因素均使堵塞量增加，但是當砂輪線速度高達一定程度時(如達50m/s以上)砂輪的堵塞量反而大大下降。在生產中磨削不銹鋼、高溫合金時，50m/s砂輪速度比30m/s砂輪的堵塞量減少30%?100%。因此，在磨削難磨材料時，要么采用低于20m/s 的速度，要么采用高于50m/s的速度，選在其之間的磨削速度對砂輪的堵塞是很不利的。對于各種工件材料來說，各有一定的其堵塞量小的臨界砂輪速度值。

4.2工件速度

工件的速度對砂輪堵塞程度的影響，與切削條件中其他因素有密切關系。工件線速度提高一倍，砂輪堵塞量增加三倍。這是因為工件速度越高磨粒切入深度就越淺，切屑截面積變小，相當于砂輪特性變硬，故容易引起砂輪堵塞。

4.3磨削方式

切入磨削比縱向磨削堵塞嚴重。在切入磨削時，砂輪與工件間接觸面積大，磨粒切削刃在同一條磨痕上要擦過幾次，磨削液進入磨削區困難，磨削時熱量高，易造成堵塞。縱磨接觸工件材料的是砂輪一側緣，當磨損面增大到一定程度時，在磨削力作用下磨粒破碎、斷裂，實現自銳。大多數磨粒能處于鋒利狀態下工作，使磨削力和磨削熱相對來說較低。同時，受磨削力和磨削熱影響區的相當 一部分可以順縱磨方向排出到工件之外，故降低了發生化學粘附的可能性。

4.4徑向切入量

徑向切入量對砂輪堵塞的影響呈駝峰趨勢。當徑向切入量較小時(ap<0.01mm),產生堵塞現象，隨著切入量的增加，平均堵塞量也增加，當切 入量增大到一定程度(ap=0.03mm)時，堵塞量又呈減少趨勢，之后隨著切入量的繼續增加(達到ap=0.04mm)時，堵塞量又急劇上升。在磨削難磨材料時，控制最后一次徑向切入量，對于提高工件的表面質量和精度是至關重要的。

4.5磨削溫度

磨削時，凡是增加磨削熱、導致磨削溫度升高的因素，都會加劇砂輪的堵塞，堵塞形式主要是粘結型堵塞，當然也伴隨著擴散型堵塞。

4.6砂輪修整速度

砂輪修整速度對堵塞有明顯影響，當砂輪修整速度低時，砂輪工作表面平坦，單位面積內有效磨刀數增加，使切屑的截面積變小，切削數量增多，故容易產生堵塞。當砂輪修整速度髙時，砂輪工作面變粗，有效磨粒數減小，在砂輪表面出現凹部，起到孔隙作用，切屑易被沖走，熔結物容易脫落。

5.結語

砂輪堵塞是磨削加工中的普遍現象，無論加工條件選擇得如何合理，要完全防止堵塞是不可能的，只是程度上有所不同。砂輪種類和加工條件對砂輪堵塞 有較大影響，但最主要的是被加工材料 的物理、力學性能和有無磨削液。

6.選擇美高研磨機，減輕砂輪堵塞。

研磨機優勢：

1.可以任意調整鉆頭切削刃的后角角度。2.可以任意調整鉆頭橫人的大小和角度。3.可以任意調整每次研磨鉆頭的研磨量。4.有微調功能，可滿足不同的加工需求。

5.一機兩用。既省刀錢又省機錢，開創了鉆頭精準快速研磨的先河。6.刀具可再生研磨，重復利用，節省刀具成本70%以上。

7.研磨角度精準可控，切削阻力小，機載負荷輕，主軸壽命長。

8.研磨精度高，可確保加工精度及余量的均勻度，延長精加工的刀具壽命。9擁有正反轉功能，減輕排屑阻礙

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第四篇：解讀砂輪在磨削加工中的堵塞現象

解讀砂輪在磨削加工中的堵塞現象

磨削加工是一種歷史悠久、應用廣泛的金屬切削方法。在國內，目前主要應用在傳統刀具難以切削的硬質材料以及精度、表面質量要求高的零件的加工。隨著大量新材料的出現和應用以及科學技術發展所帶來的對零件精度、質量的新要求，磨削加工應用的增長幅度遠超過其他傳統加工方法。在國外，磨削加工已廣泛地應用在毛坯直接加工，在很多方面取代了傳統的切削方法，磨床的數量也達到機床總數的60％左右。磨削加工中，不僅磨粒的尺寸、形狀和分布對加工起著重要作用，往往在加工韌性金屬時，出現砂輪的急劇堵塞鈍化，導致砂輪壽命過早結束，要避免砂輪堵塞鈍化和由此產生的不利影響，研究砂輪的堵塞機理、過程十分有必要。

一、磨屑的形成

磨削過程是一個復雜的多因素、多變量共同作用的過程，其目的是通過切除一定量的工件材料獲得較高表面質量和精度。砂輪是一個由磨料、結合劑經壓坯、干燥、燒結而成的疏松體，其中的單個磨粒就是一把微小的切削刃，有很大的負前角和刃口鈍圓半徑。高速運動的磨粒經過滑擦、耕犁后切入工件。切削層材料有明顯的沿剪切面滑移后形成的短而薄的切屑，這些磨屑在磨削區內被加熱到很高的溫度(如中碳鋼材料可達到1200K以上)，然后被氧化和熔化，隨后固化成微粒球體，在球體面上還有某些叉枝，這種球狀磨屑是一種主要磨屑形式。磨削不銹鋼時，通過掃描電子顯微鏡，發現大量球狀磨屑，當然還伴隨著帶狀、節狀磨屑以及灰燼，這些磨屑有不少部分將會填充到砂輪氣孔中，依附在磨料的四周，引起砂輪的堵塞，導致磨削精度下降，燒傷工件，縮短砂輪壽命。由于陶瓷結合劑的把持性比較好，很好的過度了磨料層和路基的粘合力，陶瓷結合劑金剛石砂輪在濕磨的情況下磨屑堵塞出現的概率很小。在今天的機械加工中陶瓷結合劑金剛石扮演著重要的角色。勝創超硬材料推薦您使用陶瓷結合劑金剛石刀磨砂輪、陶瓷金剛石磨鉆石砂輪和粗磨金剛石復合片用的陶瓷結合劑金剛石砂輪。

二、砂輪堵塞的類型和機理

砂輪堵塞的類型有嵌入型、依附型、粘著型、混合型。

嵌入型堵塞是磨屑嵌在砂輪工作表面氣孔處的堵塞狀態。依附型堵塞是磨粒靠暫時的力量依附在磨粒切削刃的后刀面上的一種堵塞狀況。粘著型堵塞是指磨削熔化后粘附在磨粒凸出切削刃的四周或粘結劑上。混合型堵塞是以上三種類型在某一微小部位的集合或層集。

嵌入型和依附型堵塞的機理

嵌入型和依附型堵塞屬于磨屑機械性地填充在砂輪空隙中產生的堵塞現象。填充的動力來自兩個方面，一個是外來的，一個是內在的，涉及到物理、電、熱等方面的因素。

外來因素：磨削加工有一個很重要的特點，徑向磨削分力Fy大于切向分力Fz，Fy/Fz≥2～10，工件材料愈硬，塑性愈小，Fy/Fz比值愈大，這樣磨削區的磨屑在強大的正壓力作用下，被機械地擠進砂輪表面的空隙里。從微觀上分析，磨屑是沿磨粒前面滑出，磨粒前面的局部區域堆積著數層磨屑，在磨粒的后面，由于砂輪高速旋轉的作用，形成一個氣流旋渦區，旋渦區的空氣壓力顯著減小，在負壓作用下，使部分磨屑依附在磨粒的后面，形成磨粒后刀面的依附性堵塞，依附物多數是灰燼和微粒。

靜電場的作用：砂輪與工件的相對速度是V砂遠大于V工，普通磨床的V秒=3～50m/s，我國高速磨床磨削速度的成熟數值為50～80/s，國外的試驗速度達200m/s～250m/s，工件的速度在1.5m/s以下。砂輪與工作相對運動時，在磨削區內，砂輪與工件表面將會因電子逸出的原因出現按一定規律排布的電荷。同時，磨削區內的氣體也會因高溫作用導致被激放電，使中性氣體電離成正離子和電子。在磨削區某些小區域內形成了由砂輪和工件組成的小電場，在電場內，有中性原子、正離子、電子、雜質、粉塵，不僅有中性原子被電離的過程，還有正離子與電子復合的過程。在電場的作用下，部分磨屑將呈現極性，根據異性相吸原理，與砂輪極性相反的磨屑就被吸附在砂輪工作表面。由于電場強度很小，所以吸附力也很弱，磨屑在砂輪表面是不牢靠的，但借助于砂輪與工件之間較大的機械壓力，使已吸附在砂輪表面的磨屑能穩定地嵌入砂輪表面的空隙之間。

粘著型堵塞的機理

磨削過程中的絕大部分輸入功率轉化為磨削熱，使磨削點溫度高達1200K以上，在如此高溫作用下，磨削首先遇空氣迅速氧化，形成低熔點的金屬氧化物，接著這些金屬氧化物在磨削區高溫加熱呈融化狀態，覆蓋在砂輪表面，當砂輪上的這部分表面再次參與磨削時，在磨削力的作用下，有的被擠開，有的強化，增加了與砂輪的親和力和附著力，還有的被擠壓粘附在工件表面隆起的溝槽表面中。通過多次隨機磨削，磨粒四周將粘附許多磨屑，使磨削力增大，溫度升高，由此形成惡性循環，加劇堵塞，直至磨粒破碎或脫落，這是熔化性粘結。

不同元素之間的化學親和力是粘結性堵塞的又一重要原因。磨粒和被磨削材料在高溫下接觸，溫度因素使它們活動能力增強，親和力加劇，當具備一定條件時，就導致化學反映，使磨粒和磨屑在砂輪表面生成一種喪失切削能力的晶體。如剛玉類砂輪磨削鈦合金時，磨屑很快地粘附在磨粒上，并有向四周蔓延和長大的趨勢，清除磨屑后，仍有一些殘留物粘附在磨粒周圍，他們是氧、鈦、鋁的復雜化合物，這個過程說明發生了化學反應，方程式為3Ti+2Al2O3=3TiO2+4Al，生成物以TiO2為主，一些游離的鋁分子，如改用碳化硅砂輪，堵塞會減輕，被磨削的工件表面質量也有所提高，這是因為鈦和碳化硅的親和力小，磨粒表面不僅零散分布著一些粘附物，這些粘附物再次進入磨削區時，大部分在摩擦、擠壓作用下脫落。

三、砂輪自身對堵塞的影響

磨料

不同的磨料與工件材料的化學親和力不同，磨削溫度不同，磨削力不同，為了減少堵塞程度，不同的工件材料，應選用不同的磨料種類。用剛玉類磨料磨削鐵碳合金，碳在空氣中與氧氣生成一層很薄的氧化膜，能有效地阻止工件與磨料之間的化學親和作用，但磨削鈦合金，堵塞則嚴重多了。磨料的熱穩定性對堵塞也有舉足輕重的影響，熱穩定性好的磨料比熱穩定性差的堵塞輕的多。如用立方氮化硼磨料磨削鈦合金時，磨削效率比用白玉剛磨料砂輪提高幾十倍。

磨料粒度 在組織相同的前提下，磨料愈細，砂輪單位周長內磨粒粒度數愈多，愈均勻，氣孔的數目也愈多，但單個氣孔的體積就愈小，在相同磨削參數下，細砂輪容易堵塞。在半精磨和精磨時，切入次數多，切入量小，溫度低，堵塞輕，常選擇細砂輪。在粗磨時，切入量大，磨削溫度高，堵塞在孔隙的磨屑、熔結物多，應選擇粗砂輪。

粘結劑與硬度

砂輪的硬度指磨粒脫落的難易程度，由粘結劑的強度予以保證，它們對砂輪堵塞影響較大。粘結劑強度愈高，砂輪硬度愈大，磨粒磨鈍量就愈多，磨粒脫落前對工件的劃擦、擠壓愈加嚴重，磨屑更容易機械地填充到砂輪孔隙中去，砂輪空隙中的磨屑加劇了砂輪對工件材料的摩擦、擠壓，同時磨屑在這個過程中得以強化，這個過程還伴隨產生更多的摩擦熱，摩擦熱為粘結性堵塞提供熔結物。因此砂輪硬度越高，堵塞越嚴重。所以在磨削難加工工件材料時，應選擇軟一點的砂輪。

砂輪組織

砂輪組織反映了磨料、粘結劑、氣孔之間的比例關系，組織愈密，氣孔比例就愈小，切削刃間隔距離也愈小，砂輪更容易堵塞。含有53%磨粒的砂輪比含49.2%磨粒的平均堵塞量要高兩倍，含45%磨粒的砂輪比含49.2%磨粒的平均堵塞量要少一半。在磨削難加工材料時應選擇組織號為7-8級的砂輪。

四、磨削條件的影響

砂輪線速度

砂輪線速度的影響比較復雜，當砂輪從28.8m/s提高到33.6m/s時速度只提高了16%，而堵塞量增加了三倍。因為砂輪線速度的增加使磨粒的最大切深減小，切屑截面積減小，同時切削次數和磨削熱增加，使得堵塞量增加。但是當砂輪線速度高到一定程度時(如達到50m/s以上)，砂輪的堵塞量反而大大下降。因此磨削加工時選擇砂輪速度最好避開20m/s至50m/s這個速度。

工件速度

實驗表明，工作速度提高一倍，砂輪堵塞量增加三倍。因為工件速度愈高，磨粒負荷愈大，磨粒切入深度就愈淺，切屑截面積變小，當磨削厚度增大，磨粒鈍化加重，加大砂輪對工件磨削層的擠壓，相當于砂輪特性變硬，因而會加劇砂輪的堵塞。

磨削方式

在磨削方式上，凡是增大砂輪與工件接觸面積的磨削均會加劇砂輪的堵塞。這是因為砂輪與工件接觸面積大，磨粒切削刃會在同一磨痕上多次劃擦，使工件上磨削層強化加劇，冷卻液又難以進入磨削區，磨削熱量多、溫度高，為堵塞創造條件，易產生化學粘著性堵塞和嵌入性堵塞。如端磨比周磨易堵塞，橫向切入磨削比縱向磨削堵塞嚴重。

徑向切入量

徑向切入量對砂輪堵塞的影響呈駝峰趨勢。當徑向切入量較小時，(ap＜0.01mm)產生堵塞現象，隨著切入量的增加，平均堵塞量也增加，當切入量大到一定程度(ap=0.03mm)時，堵塞量又呈減小趨勢，之后隨著切入量的繼續增加(達ap=0.04mm)時，堵塞量又急劇上升。

磨削液 不同的磨削液對磨削效果影響很大，目前通用的乳化液含有大量礦物油和油性添加劑，稀釋后呈水包油乳白色液體，它的比熱容和導熱系數小，在劇烈摩擦過程中很容易造成砂輪與工件間的粘附磨損和擴散磨損，使砂輪堵塞，磨削力增大，最后引起磨料過早破碎和脫落，使磨削比降低。因此，選用優良的磨削液對改善磨削性能有重要作用。

總之，砂輪的粒度、硬度、組織、砂輪的速度、工件的速度、磨削方式、切削深度及磨削液等是磨削過程中諸現象及磨削結果的重要參數。因此，對影響砂輪堵塞等各種因素進行分析研究，對磨削用量等參數進行單因素、多因素實驗，建立優化合理的磨削參數并總結出規律，是指導生產的一種有效方法，也是磨削加工技術中應該重點研究的內容之一。

第五篇：對在金屬平面加工中推廣砂帶磨削應用的討論（共）

對在金屬平面加工中推廣砂帶磨削應用的討論

隨著涂附磨具的日益完善和現代金屬加工業的飛速發展，砂帶平面磨床鑒于具有加工大尺寸工件、應用范圍廣、適應性強、操作安全方便、加工精度高、高效節能、降低粉塵污染等優點，已經廣泛應用于當今工業界的各行各業，尤其寬幅面砂帶平面磨床正以其獨特的加工特點，沖擊著銑、刨等傳統的加工技術，應該加大其在金屬平面加工中的推廣力度。（注：對于寬幅面的定義，業界也沒有嚴格意義上的標準規定，筆者自定義為加工寬度等于或大于400mm的砂帶磨床稱寬幅面砂帶平面磨床。）

下面，筆者從幾個方面分析一下砂帶磨削在金屬平面加工中的應用推廣狀況。

一、目前在金屬平面加工中應用砂帶磨削的概況

從金屬平面加工的工藝分析，砂帶磨削目前主要有以下四個方面的應用：

1.1大平面金屬板材表面的去余量加工

此類砂帶平面磨床為重型定厚強力磨削類型，主要針對金屬中厚板材的去余量加工，在消除板材表面的氧化皮、電鍍層、銹蝕等因素的同時，還要保證板材的厚度精度和表面粗糙度。

此類砂帶平面磨床一般為重型濕式加工方式，送料驅動結構必須功率大，結構敦實可靠才行，可采用龍門銑的送料結構，或采用輥式送料，而且上下送料輥為雙動力夾送為宜。

意大利IMEAS公司代表世界重型砂帶平面磨床的頂級水平，另外生產的公

司還有美國的Timesaver公司和美國的ACME公司 等。（圖1為美國Timesaver 公司制作的重型龍門砂帶磨床）

圖1 1.2 金屬板材表面的精細磨削及拋光

此類砂帶平面磨床追求的是工件表面良好的粗糙度，同時要消除金屬

板材表面的缺陷（砂眼、凹坑、劃傷、粘結物等），磨削掉機加工工件所

留下的刀痕和毛刺，保證達到工件的厚度精度要求。

隨著砂帶和砂帶磨床制作質量的提高，砂帶平面磨床已跨入高效、強力、精密和超精密加工的行列，其在金屬加工各行各業的應用已無處不在，加工工件的厚度公差可達±0.015mm，表面粗糙度Ra可達0.04μm。

此類砂帶平面磨床根據不同金屬工件的加工工藝要求分為干式和濕式

兩種加工方式，工件的送料方式一般為帶式驅動。送料輸送臺通常采用剛

性強、平面度高的鑄件或花崗巖，以保證工件的加工精度。

德國的steelmaster、德國的Weber、美國的timesaver、意大利的costa 等公司是世界上生產精細砂帶平面磨床比較知名的公司。（圖2為德國 steelmaster公司干式和濕式系列精細砂帶平面磨床）

圖2

1.3 金屬平板和卷板的磨砂、拉絲及拋光

（注：所謂磨砂的概念即為裝飾板材的精細磨削，是市場上客戶的定

義，例如經過砂帶磨削過的不銹鋼表面稱為“磨砂面”）

此類砂帶平面磨床主要追求的是金屬板材表面加工后的絲紋效果，板材經此加工后，會呈現自然的金屬光澤，而且表面不易劃傷。有的金屬

板材加工的目的是拉毛表面，以利于下道涂裝工序。有的熱軋鋼帶的磨砂

處理是為了改善熱軋鋼帶板型，消除板面缺陷和去除氧化皮等工藝目的。

此類砂帶平面磨床有砂帶磨砂單元、砂帶拉絲單元、無紡布輥拉絲單元等組成，分為干式加工和濕式加工兩種方式。砂帶磨砂單元可形成短絲（又稱NO.4或雪花絲），砂帶拉絲單元可形成長絲（又稱HL）, 無紡布輥拉絲單元也是形成長絲（又稱SB紋），不同單元的組合又可以形成混合絲紋，細的磨料的砂帶和無紡布拉絲輥可對板材進行拋光。

由于寬幅面砂帶及無紡布拉絲輥在整個寬度上都能夠最大限度的與板面相適應，故金屬板材表面非常適合于砂帶的連續磨砂、拉絲和拋光，被加工的板材通常作為裝飾板材廣泛用于不銹鋼櫥具、電梯行業、電子行業、防盜門、食品機械、醫療機械、化工機械、建筑裝潢業、汽車及飛機制造業等。

意大利IMEAS公司、德國的BREUER公司、美國的timesaver公司是此類砂帶平面磨床的典型代表。（圖3為意大利IMEAS公司的不銹鋼卷板磨砂拉絲生產線）

圖3

1.4金屬剪切件、切割件和沖壓件的去毛刺

此類砂帶平面磨床追求的是成型板材二次加工后的光滑無毛刺效果。此類砂帶平面磨床是砂帶磨削單元、輥刷單元、立式盤刷單元等多種加工單元組合組成而成的機床，砂帶磨削單元可以去掉板材表面突起而尖銳的毛刺，不同的輥刷單元和立式盤刷單元將工件周邊和孔口處的銳邊倒鈍倒圓，同時還可以將激光、等離子及火焰切割面所形成的氧化皮掃掉。總之，不同加工單元的相互組合可以解決客戶不同金屬板材的去毛刺需求。隨著鈍金加工業的高速發展，數控高效的沖床、激光切割機、等離子和火焰切割機、剪扳機所生產的大量的鈍金件需要打磨處理，人工打磨成本高、效率低，而高效節能的砂帶去毛刺磨床填補了這一空白，其發展潛力和需求是巨大的。德國的ERNST、德國的steelmaster、德國的Weber、美國的timesaver、意大利的costa等公司是世界上生產去毛刺砂帶平面磨床比較知名的公司。（圖4為德國ERNST公司去毛刺系統）

圖4

二、我國目前金屬砂帶平面磨床產品的概況

2.1 在砂輪平面磨床基礎上發展的砂帶平面磨床

鑒于常規的砂輪平面磨床無論是在加工效率方面，還是在加工精度方面，抑或是在加工成本方面，都無法與當今的砂帶平面磨床相比，所以砂輪平面磨床的生產廠商紛紛開始在砂輪磨床的基礎上研制砂帶平面磨床。

一種是在普通砂輪平面磨床開發的砂帶平面磨床形式，其寬度一般小于400mm，可以為單個磨頭，也可以由多個獨立的磨頭組合而成，磨頭的多少由工件的去除量和表面粗糙度的要求而定，其送料方式為帶式送料，對于短小工件可以在對應于磨頭的輸送帶底下加上電磁吸鐵，這類磨床的加工對象多為刀剪產品和五金平板類工件。在國內新鄉特種機床制造有限公司開發的比較早，引進日本電友株式會社的全套技術，結合我國具體情況開發設計而成，另外生產的公司還有浙江中星機械科技有限公司和廣東陽江國浩機械制造有限公司等。（圖5為臺灣倢鋒機械有限公司的五磨頭砂帶磨床）

圖5 另一種形式是在龍門砂輪磨床的基礎上開發的砂帶平面磨床，可以加工寬度大和重量大的金屬板材。（圖6為重慶三磨海達磨床有限公司生產的砂帶平面磨床）

圖6

目前，在砂輪磨床上發展砂帶磨床，其外圓砂帶磨床的開發占主流，而砂帶平面磨床由于對砂帶磨削經驗的缺乏及客戶對其不了解，所以其開發的力度緩慢，還沒有形成規模。

2.2 在木工砂帶磨床基礎上發展的金屬砂帶平面磨床

木工砂帶平面磨床俗稱木工砂光機，國內早在上世紀70年代末就開始制造使用，由于金屬砂帶平面磨床與其結構原理一致，故在木工砂光機基礎上發展金屬砂帶平面磨床是一種快速研制開發的捷徑。

金屬磨削與木材砂光的工藝有很大的區別，只有對不同金屬工件的磨削工藝進行詳盡的分析研究，才能進一步確定好砂帶磨床的技術參數和結構，如散熱問題、濕式加工的防銹問題、厚度低于0.3mm的薄板類板材磨削問題、長度小于100mm的短小工件的加工問題、濕式加工的磨削液過濾問題、重型磨削的砂帶選擇使用問題、質量大的中厚板材的送料驅動問題等等都與木材加工不同，如果只將木工砂光機的經驗照搬照抄過來，應用于金屬加工，其機床的穩定性和可靠性肯定不行。

目前，木工砂光機制造企業根據客戶的需求也改造了一些金屬砂帶平面磨床，但是跟風者多，潛心研究務實者少，在重型定厚磨削和精細磨削方面的開發最初往往都以失敗而告終，大部分砂帶平面磨床生產商只停留在中低檔次的磨砂、拉絲、去毛刺等領域。

國外知名的寬帶砂光機制造公司基本上都分為木材砂光和金屬磨削兩個方面，而且基本上都是將木材砂光工藝逐漸滲透應用于金屬加工領域，國內的木工砂光機生產企業非常多，相信在不久的將來金屬砂帶平面磨床制造公司會象雨后春筍一樣層出不窮。

2.3 從仿制逐漸進步到自主創新

從仿制逐漸進步到自主創新是國內砂帶平面磨床制造企業所必走的捷

徑之路，沒有仿制就意味著要付出更多的代價，沒有自主創新就沒有企業自

己的特色。

砂帶平面磨床的自主創新受到兩方面的制約，一是受機床制造工藝的制約，二是受國內金屬加工業多種多樣的工藝要求的制約。從制造工藝講，國外砂帶磨床的零部件是用先進的數控加工中心制作而成，而國內企業還在用五六十年代的舊機床來加工，其零部件的加工精度不是一個級別，由此而生產出的砂帶磨床自然也就差別很大。從金屬表面加工工藝講，必須了解清楚是什么材質的工件，工件的外型尺寸是多少，加工去除量是多少，厚度精度和粗糙度有何要求，是濕式加工還是干式加工等等，這樣才能確定細節完善的制造方案，而只用一種仿制的砂帶磨床去應對各種各樣的金屬表面加工是不行的。

自主創新需要付出艱苦的努力，并耐心堅守以完成經驗的積累才能成功。以金屬重型濕式砂帶平面磨床研制而言，必須具備重型磨削、金屬磨削、濕式磨削三方面的經驗才能堪稱制作完美，而經驗的積累需要時間，需要和客戶的配合，需要經濟的支持，需要在失敗中總結提升。

目前國內的金屬砂帶平面磨床制造企業已陸續創新了一些獨具市場特色的個性化產品，青島新凱德機械制造有限公司開發的重型濕式砂帶平面磨床、佛山吉力佳機械有限公司開發的五軸砂帶直紋拉絲機、杭州祥生砂光機制造有限公司開發的不銹鋼卷板磨砂拉絲生產線等都是自主創新的典型案例。（圖7為青島新凱德機械制造有限公司的重型濕式砂帶平面磨床）

總之，砂帶平面磨床制造企業只有開發研制出屬于自己的通用化、系列化產品，無論在產品的質量上，還是在產品的價格和服務上都要達到客戶的滿意，才能勝人一籌，才能適應金屬加工業多品種、小批量的市場需求，才能尋找出適合自己生存的市場空間，才能立于不敗之地。

圖7

2.4 目前我國金屬砂帶平面磨床制造企業的數量和分布情況

目前我國砂帶平面磨床制造企業的分布主要集中在珠江三角洲、長江三

角洲、重慶和青島四大區域。

在珠三角砂帶平面磨床制造企業主要集中于東莞和佛山，生產小型砂帶 機和寬度小于600mm的砂帶平面磨床企業非常多，像東莞市鉅鏵機械有限公司和佛山市南海鹽步嘉欣榮機械廠是較為典型的代表，這些企業為五金家具、道具、水暖潔具、運動器材、餐廚具、電子電器、機柜等的打磨、拉絲、拋光提供了價格低服務好的各種各樣的砂帶磨床（圖8為佛山市南海鹽步嘉欣榮機械廠濕式砂帶磨床）。佛山是國內較早不銹鋼板的加工銷售基地，禪城區志輝不銹鋼制品廠占天時地利之便，是國內自主研發不銹鋼磨砂機、拉絲機、拋光機的最早的企業，其產品已滲透到全國不銹鋼板加工業的各個角落，佛山吉力佳機械有限公司也緊跟其后，在木工砂光機的基礎上開發出不銹鋼磨砂、拉絲的系列化產品。

圖8

在長江三角洲寬幅面砂帶平面磨床生產企業的典型代表為江蘇天馬通

用設備有限公司和杭州祥生砂光機制造有限公司。由于無錫是國內比較大的不銹鋼加工銷售基地，所以江蘇天馬通用設備有限公司借天時地利之便

迅速開發設計出了不銹鋼磨砂拉絲的系列化產品，在不銹鋼加工領域占領

一席之地。杭州祥生砂光機制造有限公司早在上世紀末就已經開始系列化

的研制開發金屬砂帶平面磨床，其產品的品種、規格較多，滲透金屬加工

業的區域也較廣。蘇州意碼斯砂光設備有限公司和蘇州蘇福馬機械有限公

司是國內生產重型木工砂光機的知名公司，但并沒有具體的研制開發系列

化的金屬砂帶平面磨床。在昆山臺灣的一些砂光機生產廠商根據國內金屬

加工業客戶的需求，在逐漸生產一些金屬砂帶磨床。在無錫有幾家砂帶機

廠商生產一些小型砂帶平面磨床。

重慶地區在三磨海達磨床有限公司的影響和推動下，產生了一些砂帶

磨床生產公司，但砂帶磨床主要以外圓磨削居多，而砂帶平面磨床的生產

是在窄砂帶的基礎上研制的，比寬幅面的效率要低。這一地區是國內推廣

砂帶磨削工藝最早的地區，也是最有影響力的地區。

山東青島是生產木工寬帶砂光機的基地，許多廠商根據客戶的要求也

生產了一些金屬平面砂帶磨床，但品種單一，技術質量不完善，滲透區域

有限。從長遠來看，這一地區是金屬砂帶平面磨床發展最有潛力的地區。青島新凱德機械制造有限公司是青島市最早系統化研制開發金屬砂帶平面磨床的企業，在金屬板材的重型定厚磨削、精細砂光、磨砂拉絲、去毛刺等方面已擁有非常成熟的經驗和技術，并開發了一系列的小型砂帶機。在碳鋼板、壓合鋼板、不銹鋼板、鎂鋁合金、鈦合金、鉭鈮板、銅鋁板等表面處理領域，都已經滲透進去。

總之，目前我國金屬砂帶平面磨床制造企業的數量還是比較多的，但

寬幅面金屬砂帶平面磨床的系統化研制開發的公司還是屈指可數，需要大

力發展和推廣。

三、對推廣金屬砂帶平面磨削工藝的思考

3.1砂帶的分類及使用方面的思考

砂帶有磨料、粘結劑、基材三者構成。磨料有碳化硅、氧化鋁、棕剛

玉、鋯剛玉、陶瓷、金剛石等不同，同時又有不同粒度之分；粘結劑有酚

醛樹脂、尿醛樹脂、動物膠等分類；基材有布基、紙基等區別，同時還有

厚薄、抗拉強度大小之分，所以砂帶種類可謂是五花八門。

在中厚板材的去余量加工中若使用普通的碳化硅和氧化鋁砂帶加工，砂帶磨削很短時間就會鈍化，只有使用粗粒度的鋯剛玉和陶瓷磨料的砂帶才能去余量大、效率高、壽命長。

在板材的精細磨光中若使用自銳性強的普通砂帶加工，就會因砂帶掉砂易形成豎的亮線，影響板材的表面光潔度，而且砂帶使用壽命很低，若使用德國VSM的堆積磨料砂帶、德國Hermes 的空心球砂帶、日本野牛的軟木砂帶來加工，那么無論其使用壽命，還是磨削效果就大不一樣。

在板材的拉絲拋光方面，應選擇植砂均勻牢固、基材柔軟抗拉、粒度適合的砂帶，以保證板材拉絲均勻、拋光細膩。

在去毛刺方面，應選擇強力磨削、精細磨削與拋光等不同的砂帶進行搭配，才能達到工件去毛刺、倒鈍倒圓和拋光的最終要求。

砂帶制造廠商根據不同金屬板材的磨削工藝要求生產出不同類別的砂

帶，促進了砂帶磨床的發展，砂帶磨床生產企業必須選擇性價比適合的砂

帶與磨床相配，才能提高砂帶磨床的性能，贏得客戶的信任。

3.2 砂帶平面磨床制造方面的思考

要想提高加快砂帶磨床磨削工藝的推廣，提高砂帶平面磨床的制造水平，就得培養大批的專業人才。目前國內的大專院校、科研單位以及相關行業協會對這方面的輸出人才并不多，應該向重慶大學學習，多多培養輸出砂帶磨削方面的專業人才。

無論是國家還是企業，應該加大砂帶磨床的研發經費。目前大部分砂帶磨床制造企業只看到眼前的經濟利益，不愿意風險投資，也就沒有樹立長遠的目標去研究金屬砂帶磨削工藝，所以制造的水平大都停留在測繪和仿制的機器基礎上，并沒有實現突破，相反為了降成本，機床的質量反而有所下降，這是金屬砂帶磨削工藝停滯不前的重要原因。砂帶磨床制造企業應該努力研究不同行業的砂帶磨削工藝，將產品模塊化、通用化、系列化、標準化，這樣才能真正研發出自己企業特色的產品，擁有自己的市場品牌。

砂帶平面磨床在大力推廣的同時，必然形成惡性的市場競爭，必須降低成本，還要提高質量，對于批量化成熟的產品，要在外觀、操作的舒適性、安全、控制等方面加以改進，將產品做好做精，才能適應市場生存的規則。

3.3 砂帶平面磨床銷售環節的思考

首先，要加大網絡宣傳方面的投入，但現在的網絡比較亂，魚目混珠者多，所以應選擇信譽度好的網絡營銷平臺，使企業的廣告宣傳新穎，且贏得客戶的信賴是關鍵。

其次，要參加各種機床和行業會展，展會上制造商與客戶是面對面接觸，容易溝通交流，互信感強。但現在的展會很雜亂，而且要花費很多的金錢和精力，還要防止同行參展者對技術的刺探，所以需仔細衡量，認真選擇，讓每次展會發揮最大的效果。

再次，可以在各地區建立自己的辦事處，以加大砂帶磨床成熟產品在全國各地的迅速推廣。

還有，應與中間商建立良好的互信共贏關系，并與其它相關的配套設備整線輸出。例如砂帶去毛刺機可與剪板機、沖壓機、激光切割機、等離子切割機、火焰切割機的知名生產廠商聯合銷售，其影響力會更大。

總之，銷售環節是砂帶磨削工藝推廣的重要一環，前提是保證產品的質量，保證產品快捷的售后服務，保證產品適合的市場價格定位，從而贏得新老客戶永久的信任，促進砂帶磨削機床的不斷發展。

3.4 客戶對砂帶平面磨床認知及使用方面的思考

客戶對砂帶平面磨床認知及使用有以下三種情況：

一是目前大部分金屬表面處理的企業對砂帶磨床并不了解，從砂帶磨床的購買渠道就可以看清，外資企業和臺灣企業使用者居多，國內大部分企業仍在使用砂輪磨削、噴砂、酸洗、人工打磨等舊工藝，所以怎樣讓客戶認知砂帶磨床，還得需要加大宣傳力度。

二是由于國內砂帶磨床的質量不過關，使得客戶對砂帶磨削工藝失去 信心，所以砂帶磨床制造企業要想邁進市場的大門，就得首先扎扎實實的將 產品做好。

三是客戶對砂帶磨床認可，也購買了設備，但不會使用，這就需要制造企業對客戶要進行操作培訓，不要因為增加了售后服務成本而失去耐心。對客戶的培訓不能只停留在機器的操作程序上，還要教會操作者使用合理粒度的砂帶、合理的砂光壓力及合理的送料速度，以提高生產效率，保證產品品質，降低砂帶電力消耗，根據實際的情況進行合理的總結，從而制定出合理的操作規程。

3.5 砂帶平面磨床在各個行業應用及滲透方面的綜合分析

在國外，砂帶平面磨床在各行各業的應用已非常普及，但在國內的應用出現滯后，其原因有以下幾點： 一.砂帶磨床制造企業缺乏對應用行業的了解。例如:在電子行業的印刷線路板（PCB）、覆銅板（CCL）、玻纖板（FR-4）、鋁板、壓合鋼板等都需要精密磨削，如若不了解其磨削工藝要求，那也就談不上滲透。

二．國外砂帶磨床設備在應用行業形成壟斷保護。例如：在昆山的臺資電子行業，其設備基本都是美國和日本的原裝進口貨，其次是臺灣自產，國產設備很難介入。

三．國產設備質量欠缺，配套設備不完善。例如：重型濕式砂帶平面磨床的研制，首先要保證機床本身的剛性、磨削力、散熱效果、防銹性能等質量要求，還要保證噴淋系統、水循環過濾系統、油煙收集凈化等配套設備的完善。

四．砂帶磨床制造企業缺乏對高性能砂帶的了解。好馬配好鞍，再好的砂帶磨床如若沒有適合的砂帶相配合，也不會達到最終的磨削工藝要求。

五．砂帶磨削應用企業對砂帶磨床制造企業的不信任。由于國內的砂帶磨床目前除少數幾個企業外，基本都是低檔次產品，在精細磨削方面達不到工件最終的精度要求，而不負責任的企業又解決不了問題，只能耍賴。這樣使得品質好的制造企業也很難邁進應用企業的大門，即使買賣成交，價格也很低，難以維持售后服務。

鑒于以上原因，要想“加快制造與應用對接，促進砂帶磨削產業轉型升級”，砂帶磨床制造企業是關鍵，它是砂帶制造企業和砂帶磨削應用企業的連接紐帶。砂帶磨床制造企業必須狠下功夫，克服以上難點，提升研發制造水平，促進砂帶磨削工藝的健康發展。