铝合金工件砂带磨削的表面粗糙度及其影响因素

砂带磨削铝合金的表面粗糙度理论分析 

一、铝合金的特性 

铝合金是在纯铝中加入一定成分和比例的铜、镁等元素后，其性能得到大大提升，无论硬度还是强度都有出色的表现，因其优良的机械性能再加之质量轻，越来越多的应用于航空航天、汽车、生活用品等行业，如在汽车行业，铝合金可用热冲压成型方法来制成车身零件，用热锻方法制造轮毂等。在车身上使用铝合金零件能降低车体整体质量，缩减用油量，有利环境保护。在其他行业，采用铝合金作为原料也大量使用。

二、砂带磨削原理与基本形式 

2.1砂带磨削原理 

砂带磨削和砂轮磨削的机理相似，磨粒在砂带上以一定速度转动，砂带与工件弹性 接触产生一定压力时，就能从工件上切除材料，磨粒也将受到磨粒磨损 。砂带磨削所用砂带，是在布，聚酯薄膜等弹性基底上，采用静电植砂工艺制作的，磨粒排列均匀，磨削时磨粒承受载荷均匀，且全部参与磨削，效率高，散热好，弹性好。 如图2-1所示，组成砂带磨削的基本要素有砂带、张紧轮、接触轮、驱动轮（图中接触轮同时为驱动轮）、磨削参数和磨削对象等。砂带环绕在张紧轮和接触轮上，并通过张紧轮张紧，砂带在动力的驱动下做旋转运动，当工件进给到磨削加工区域时，砂带就对工件待加工区域进行磨削加工，切除工件表面要加工的部分，同时，砂带在加工过程中，受到磨损，不能进一步加工或加工效果不理想时，就可以进行砂带的更换，用新的砂带继续加工。

Vs - 切削速度；Vw - 进给速度

图 2-1 砂带磨削基本要素

在整个加工过程中，其基本特征可总结为：在张紧轮和接触轮的外表面上套上用于磨削加工的砂带后，用张紧轮或张紧装置将砂带张紧，然后利用动力驱动其 转动，结合工件的特征和工艺要求，确定相应的接触方式，并根据机械加工工艺手册选择合理的pa、sn等，就可以对工件进行砂带磨削加工。

2.2砂带磨削方式 

根据砂带磨削的结构形式不同，可对砂带磨削方式进行分类，由图2-2所示，砂带磨削方式可以分为开式和闭式两种类型。

图2-2 砂带磨削方式

(1)开式砂带磨削 如图2-2 a所示,是最常用的开式砂带磨削方式，采用成卷砂带，由电动机带动卷带轮从而带动砂带运动，砂带则绕过接触轮与工件接触，工件做回转运动同时横向进给与接触轮接触产生一定压力，对工件进行加工。开式砂带磨砂带使用周期长，磨削状态稳定，磨削质量高，多用于精密加工及超精密加工中。 

(2)闭式砂带磨削 如图2-2 b所示，是最普遍的闭式砂带磨削方式，其基本特征是采用环形连接在一起5 的或整条砂带，通过张紧轮张紧，电动机带动接触轮转动，从而带动砂带转动，工件做回转运动，横向进给与接触轮接触，对工件进行加工，闭式磨削效率高，但随着砂带磨损，加工质量不稳定，多用于粗磨、半精磨、精磨加工中。 

2.3砂带磨削接触形式

如图2-3所示，在实际加工过程中，砂带和工件的接触形式多样，变化灵活，砂带磨削按照砂带与工件的接触形式来划分，主要分接触轮式、支撑板式和自由式。

图2-3 砂带接触形式

 (1)接触轮式 如图2-3 a所示，在工件进行加工时，工件与接触轮处的砂带接触，这种接触方式称为接触轮式，接触轮式砂带磨削适合磨削深度比较大，对加工精度要求不是很高的外圆磨削，将接触轮与张紧轮分开，有助于加工精度的提升，还便于在砂带磨头设计时，合理安排空间尺寸。 

(2)支撑板式 如图2-3 b所示，在工件进行加工时，工件不与接触轮处接触，工件在支撑板的作用下与砂带接触，这种接触方式成为支撑板式，支撑板式砂带磨削适合磨削量小，但要求加工精度高的场合，同时由于支撑板的明显作用，可有效避免在加工过程中，由于不平衡引起的振动导致的加工表面质量降低。

 (3)自由式 如图2-3 c所示，在工件进行加工时，直接与砂带接触，这种接触方式弹性最好，称为自由式，自由式砂带磨削适合磨削量小的加工条件，由于砂带直接与工件接触，接触弹性好，受到的压力相对较小，加工后的工件表面粗糙度小，表面质量高，在工件表面精细加工中，表现优越。 

（4）复合式 在实际砂带磨削加工过程中，可以根据实际需要，或是单一的磨削方式不能满足要求时，就可以将两种或多种磨削方式结合在一起，以期达到良好的加工效果。如图2-4所示，就是将接触轮式和支撑板式结合在一起，达到加工效率高、加工精度好的复合式。

图2-4 复合式 

三、砂带磨削铝合金的表面粗糙度及其影响因素 

加工好的工件表面质量评定指标主要是表面粗糙度，砂带磨削加工铝合金后，已加工件表面具有肉眼不容易看见的较小间距和微小峰谷不平整度，就是表面粗糙度。影响表面粗糙度的因数主要有砂带粒度，磨削用量，接触轮参数等。砂带粒度的影响，由于一个个磨粒就相当于一把把微小的刀具，刀具的大小直接反应在加工后的工件表面中产生的划痕大小和被微小刀具撞击后凸起部分的大小，从而影响表面粗糙度。磨削用量是砂带速度、工件转速、磨削深度、进给速度等综合影响的参数。分析磨削用量，就是考虑单位时间内进入待磨削加工区域内的磨粒数目、每个微小磨粒进行磨削加工的磨削深度，从而影响表面粗糙度。

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