砂帶磨削鋁合金的表面粗糙度理論分析 

一、鋁合金的特性 

鋁合金是在純鋁中加入一定成分和比例的銅、鎂等元素后，其性能得到大大提升，無(wú)論硬度還是強(qiáng)度都有出色的表現(xiàn)，因其優(yōu)良的機(jī)械性能再加之質(zhì)量輕，越來(lái)越多的應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、生活用品等行業(yè)，如在汽車(chē)行業(yè)，鋁合金可用熱沖壓成型方法來(lái)制成車(chē)身零件，用熱鍛方法制造輪轂等。在車(chē)身上使用鋁合金零件能降低車(chē)體整體質(zhì)量，縮減用油量，有利環(huán)境保護(hù)。在其他行業(yè)，采用鋁合金作為原料也大量使用。

二、砂帶磨削原理與基本形式 

2.1砂帶磨削原理 

砂帶磨削和砂輪磨削的機(jī)理相似，磨粒在砂帶上以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，砂帶與工件彈性 接觸產(chǎn)生一定壓力時(shí)，就能從工件上切除材料，磨粒也將受到磨粒磨損 。砂帶磨削所用砂帶，是在布，聚酯薄膜等彈性基底上，采用靜電植砂工藝制作的，磨粒排列均勻，磨削時(shí)磨粒承受載荷均勻，且全部參與磨削，效率高，散熱好，彈性好。 如圖2-1所示，組成砂帶磨削的基本要素有砂帶、張緊輪、接觸輪、驅(qū)動(dòng)輪（圖中接觸輪同時(shí)為驅(qū)動(dòng)輪）、磨削參數(shù)和磨削對(duì)象等。砂帶環(huán)繞在張緊輪和接觸輪上，并通過(guò)張緊輪張緊，砂帶在動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)工件進(jìn)給到磨削加工區(qū)域時(shí)，砂帶就對(duì)工件待加工區(qū)域進(jìn)行磨削加工，切除工件表面要加工的部分，同時(shí)，砂帶在加工過(guò)程中，受到磨損，不能進(jìn)一步加工或加工效果不理想時(shí)，就可以進(jìn)行砂帶的更換，用新的砂帶繼續(xù)加工。

Vs - 切削速度；Vw - 進(jìn)給速度

圖 2-1 砂帶磨削基本要素

在整個(gè)加工過(guò)程中，其基本特征可總結(jié)為：在張緊輪和接觸輪的外表面上套上用于磨削加工的砂帶后，用張緊輪或張緊裝置將砂帶張緊，然后利用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)其 轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)合工件的特征和工藝要求，確定相應(yīng)的接觸方式，并根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)選擇合理的pa、sn等，就可以對(duì)工件進(jìn)行砂帶磨削加工。

2.2砂帶磨削方式 

根據(jù)砂帶磨削的結(jié)構(gòu)形式不同，可對(duì)砂帶磨削方式進(jìn)行分類，由圖2-2所示，砂帶磨削方式可以分為開(kāi)式和閉式兩種類型。

圖2-2 砂帶磨削方式

(1)開(kāi)式砂帶磨削 如圖2-2 a所示,是最常用的開(kāi)式砂帶磨削方式，采用成卷砂帶，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卷帶輪從而帶動(dòng)砂帶運(yùn)動(dòng)，砂帶則繞過(guò)接觸輪與工件接觸，工件做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同時(shí)橫向進(jìn)給與接觸輪接觸產(chǎn)生一定壓力，對(duì)工件進(jìn)行加工。開(kāi)式砂帶磨砂帶使用周期長(zhǎng)，磨削狀態(tài)穩(wěn)定，磨削質(zhì)量高，多用于精密加工及超精密加工中。 

(2)閉式砂帶磨削 如圖2-2 b所示，是最普遍的閉式砂帶磨削方式，其基本特征是采用環(huán)形連接在一起5 的或整條砂帶，通過(guò)張緊輪張緊，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)接觸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)砂帶轉(zhuǎn)動(dòng)，工件做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，橫向進(jìn)給與接觸輪接觸，對(duì)工件進(jìn)行加工，閉式磨削效率高，但隨著砂帶磨損，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，多用于粗磨、半精磨、精磨加工中。 

2.3砂帶磨削接觸形式

如圖2-3所示，在實(shí)際加工過(guò)程中，砂帶和工件的接觸形式多樣，變化靈活，砂帶磨削按照砂帶與工件的接觸形式來(lái)劃分，主要分接觸輪式、支撐板式和自由式。

圖2-3 砂帶接觸形式

 (1)接觸輪式 如圖2-3 a所示，在工件進(jìn)行加工時(shí)，工件與接觸輪處的砂帶接觸，這種接觸方式稱為接觸輪式，接觸輪式砂帶磨削適合磨削深度比較大，對(duì)加工精度要求不是很高的外圓磨削，將接觸輪與張緊輪分開(kāi)，有助于加工精度的提升，還便于在砂帶磨頭設(shè)計(jì)時(shí)，合理安排空間尺寸。 

(2)支撐板式 如圖2-3 b所示，在工件進(jìn)行加工時(shí)，工件不與接觸輪處接觸，工件在支撐板的作用下與砂帶接觸，這種接觸方式成為支撐板式，支撐板式砂帶磨削適合磨削量小，但要求加工精度高的場(chǎng)合，同時(shí)由于支撐板的明顯作用，可有效避免在加工過(guò)程中，由于不平衡引起的振動(dòng)導(dǎo)致的加工表面質(zhì)量降低。

 (3)自由式 如圖2-3 c所示，在工件進(jìn)行加工時(shí)，直接與砂帶接觸，這種接觸方式彈性最好，稱為自由式，自由式砂帶磨削適合磨削量小的加工條件，由于砂帶直接與工件接觸，接觸彈性好，受到的壓力相對(duì)較小，加工后的工件表面粗糙度小，表面質(zhì)量高，在工件表面精細(xì)加工中，表現(xiàn)優(yōu)越。 

（4）復(fù)合式 在實(shí)際砂帶磨削加工過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際需要，或是單一的磨削方式不能滿足要求時(shí)，就可以將兩種或多種磨削方式結(jié)合在一起，以期達(dá)到良好的加工效果。如圖2-4所示，就是將接觸輪式和支撐板式結(jié)合在一起，達(dá)到加工效率高、加工精度好的復(fù)合式。

圖2-4 復(fù)合式 

三、砂帶磨削鋁合金的表面粗糙度及其影響因素 

加工好的工件表面質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)主要是表面粗糙度，砂帶磨削加工鋁合金后，已加工件表面具有肉眼不容易看見(jiàn)的較小間距和微小峰谷不平整度，就是表面粗糙度。影響表面粗糙度的因數(shù)主要有砂帶粒度，磨削用量，接觸輪參數(shù)等。砂帶粒度的影響，由于一個(gè)個(gè)磨粒就相當(dāng)于一把把微小的刀具，刀具的大小直接反應(yīng)在加工后的工件表面中產(chǎn)生的劃痕大小和被微小刀具撞擊后凸起部分的大小，從而影響表面粗糙度。磨削用量是砂帶速度、工件轉(zhuǎn)速、磨削深度、進(jìn)給速度等綜合影響的參數(shù)。分析磨削用量，就是考慮單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入待磨削加工區(qū)域內(nèi)的磨粒數(shù)目、每個(gè)微小磨粒進(jìn)行磨削加工的磨削深度，從而影響表面粗糙度。

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