超硬材料網(wǎng)

　　砂帶是用粘結(jié)劑將磨料粘結(jié)在紙、布等可撓性材料上制成的可以進行磨削和拋光的一種帶狀工具，它是涂附磨具的一種主要且較高級的形式。其基本組成是：基材、磨料和粘結(jié)劑，合稱為砂帶構(gòu)成的三要素。

       由于砂帶的三大組成要素和十種特性因素的不同，砂帶可以分為很多的品種，以下僅就幾種常用和較先進的砂帶作一介紹；

       （1）．靜電植砂砂帶和重力(機械)植砂砂

       靜電植砂砂帶是利用高壓靜電吸附原理，使磨料極化上吸，并按其自身長軸方向嵌入基材表面的膠層中，從而形成排列整齊、分布均勻的磨料層，如下圖所示。靜電植砂的砂帶磨粒尖刃向外，切削鋒利，故磨削效率比一般重力植砂砂帶高25%以上。加工表面粗糙度均勻而且較好。靜電植砂的植砂密度也易于控制。

       重力植砂(又稱為機械植砂)砂帶是利用磨料的自重，從一定的高度自由落下而嵌在基材表面的膠層中，以形成磨料層，用這種方法植砂，磨料方向不定，多為“倒伏”狀態(tài)，如圖下圖所示。這種砂帶磨料切刃的鋒利性較差，因而磨削效率和加工表面質(zhì)量均不如靜電植砂的砂帶。控制植砂密度也更困難。

       但是，盡管重力植砂有上述不足的方面，它仍有有利的一面，如在磨料粒度粗，磨料的韌性相對于某種工件材質(zhì)不夠理想的情況下，用重力大密度植砂所制成的砂帶在進行大余量粗磨削加工時，它的綜合磨削性能及使用壽命反而比靜電植砂的砂帶要好。

       （2）．無接頭砂帶、接頭砂帶和開式砂帶

       無接頭砂帶是以特制的圓筒布作基材，在一種專用的設(shè)備上經(jīng)過原布拉伸、壓光和浸漬處理后，經(jīng)涂膠、植砂、干燥等制作而成。它有以下的特點與不足之處：

       1)由于砂帶基材無接頭，厚度均勻，運行中無振動沖擊，所以特別適用于細(xì)粒度的拋光制品。磨削的表面質(zhì)量比較好，同時也適用于柔曲半徑很小(3.5mm≤R≤6.5mm)的接觸輪磨削加工(見本書第五章擺線齒輪曲面砂帶磨削)。

       2)由于受砂帶制造設(shè)備本身的局限，砂帶的周長和寬度有很大的限制，如寬度1m以上，周長3m以上的砂帶就很難實現(xiàn)了。

       3)由于采用間斷式生產(chǎn)，所以生產(chǎn)效率較低。

       4)無接頭砂帶在制作過程中基材的拉伸和收縮不一致，所以成品砂帶偽長短誤差較大。

       5)無接頭砂帶不能制造紙基砂帶。

       正由于無接頭砂帶存在一系列技術(shù)上的問題，無論是國內(nèi)還是國外，它都是開始時受到歡迎，而后逐漸趨于被淘汰的地位。

       接頭砂帶是目前國內(nèi)外都廣泛應(yīng)用的砂帶，它是由按照砂帶的特殊要求而制作好的成卷原坯經(jīng)裁剪、磨邊、接頭粘合及分條等轉(zhuǎn)換過程最終形成的產(chǎn)品。接頭砂帶周長不受限制，制作使用都很方便，特別是近年來接頭的方法，接頭膠及接頭工藝設(shè)備的發(fā)展已使接頭質(zhì)量，無論是其厚度、強度，柔曲特性乃至與非接頭部分的整體一致性等方面都已達到了相當(dāng)高的水平，成為了砂帶的主流產(chǎn)品。

       開式砂帶是砂帶中的另一大類，它是按砂帶原坯直接經(jīng)分條后形成的成卷產(chǎn)品，其長度和寬度都可按需要選擇。開式砂帶制作簡單，使用也很方便．并常以細(xì)粒度用于精密加工中，如汽車發(fā)動機凸輪軸、高密度硬磁盤等的研拋, 如下圖所示。使用的特點是工件運動速度高，砂帶速度慢，使用周期很長，而且在磨削區(qū)總有新的磨料參與磨削，因而磨削表面質(zhì)量的一致性很好。

       （3）．密植型砂帶和疏植型砂帶

       密植型砂帶又稱作閉式(Close)涂附砂帶，其特點是磨料彼此緊接，基材整個表面被覆蓋，磨料之間無明顯空隙。多數(shù)加工中部使用密植型砂帶。密植型砂帶主要用于難度較大的磨削加工，包括重載磨削和強力磨削。密植砂帶型號規(guī)格以CL．表示。
疏植型砂帶又稱開式(open)涂附砂帶，這種砂帶磨粒間按預(yù)先給定的距離排布，因而單顆磨粒之間有較明顯的空隙，根據(jù)使用要求，磨粒一般應(yīng)覆蓋基材表面的50-70%。疏植型砂帶柔曲性能好，磨粒之間具有的空間使得在磨削某些材料時，可減少磨屑的阻塞。疏植型砂帶以O(shè)P．表示。

       （4）．干磨砂帶和耐水砂帶

       干磨砂帶應(yīng)用廣泛，由于砂帶磨削是一種“冷態(tài)”磨削，常常不需冷卻也不致于燒傷工件。干磨砂帶若誤用于濕磨削中，由于它所使用的粘結(jié)劑易和水或其他介質(zhì)發(fā)生親合，喪失粘結(jié)力，產(chǎn)生磨粒脫落，降低砂帶耐用度，且會嚴(yán)重影響加工質(zhì)量。

       耐水砂帶要求在所有加工中都加入冷卻液．當(dāng)然也可用于干磨它不僅采用耐水的合成樹脂為底膠和復(fù)膠，而且基材也要經(jīng)過嚴(yán)格地耐水處理，浸以防水性樹脂或聚酯橡膠，增加整個磨具的防水性，接頭部分也必須使用耐水膠，從而抵抗冷卻液的浸蝕。耐水砂帶進行濕磨削加工可以減少工件發(fā)熱，避免熱燒傷減少熱應(yīng)力，改善工件表面質(zhì)量。在某些加工中必須用耐水砂帶進行濕磨削，比如馬達磁體加工，為消除工件燒傷和變色，必須冷卻。在磨削鈦合金薄片時，也要沖入大量的水以抑制火花的產(chǎn)生。常用耐水紙和耐水布兩種耐水產(chǎn)品，分別ZN和BN表示。

       （5）．超涂層砂帶和網(wǎng)格砂帶

       超涂層砂帶是近年來國外出現(xiàn)的一種新型砂帶，其構(gòu)成中除了基材、磨料、底膠和復(fù)膠外，還再涂了一層具有特殊功能的涂層，這種涂層稱為超涂層或第三層。超涂層與二次復(fù)膠有本質(zhì)區(qū)別，二次復(fù)膠的主要作用是彌補一次復(fù)膠之不足，目的是要使磨粒粘結(jié)更可靠；超涂層則是為了改善砂帶的某種使用性能，在這種涂層中粘結(jié)劑含量很少，它常常是由含硫或某種鹵族元素(如氟化鉀、氟化鈉或其它活性填料)組成的化學(xué)添加物(也稱磨削助劑)。雖然人們對超涂層添加物的作用機理認(rèn)識還不夠透徹，但使用的效果表明它對阻止磨屑與工件的再焊或與磨粒的粘接，降低磨削界面剪切力，減少磨料磨損、消除靜電吸附、防止砂帶填塞、增加表面散熱、提高砂帶切除率、改善某種加工條件下的表面質(zhì)量都具有明顯的作用。超涂層砂帶在磨削時所需功率和法向力都　比普通砂帶小。尤其在磨不銹鋼、鈦合金等難磨材料時，超涂層砂帶具有特殊的優(yōu)越性。

       網(wǎng)格砂帶有兩種情況，一種是砂帶基材與普通砂帶一樣，都為平整型，只是磨料層分為若干有尺寸規(guī)定的網(wǎng)格形狀。另一種是砂帶基材本身為網(wǎng)格狀(如網(wǎng)眼亞麻布)，植于上面的磨料自然也成為網(wǎng)格狀。前者是為了防止砂帶在磨削某些特別軟的工件，如巴氏合金軸瓦時被堵塞。后者則是為了某種特殊的液體滲入磨削區(qū)，如電解液、超能磨削液等等。亦或用作精細(xì)拋光加工。

       （6）．多層磨料砂帶與復(fù)合磨料砂帶

       單層砂帶的磨粒脫落，砂帶即告報廢。單層砂帶壽命相對短。多層磨料砂帶由于有多層磨料，可以象砂輪一樣在工作中緩慢的還原，因而具有一定程度的自銳性。上層磨料鈍化后破裂或脫落，形成新的可用的磨粒層，可明顯延長砂帶壽命。但層數(shù)也不能過多，通常僅為2-3層，否則砂帶將變得過硬，不易柔曲，因而這種砂帶多用于材料毛壞的荒磨加工。

       復(fù)合磨料砂帶有空心球復(fù)合磨料和軟木復(fù)合磨料砂帶兩種。

       空心球復(fù)合磨料砂帶的磨粒又稱為密致顆粒磨料，是由多達200多個鋯剛玉或剛玉(氧化鋁)質(zhì)點通過粘結(jié)劑結(jié)合在空心球殼上形成的復(fù)合磨粒，然后再通過粘結(jié)劑固定在基材上。空心球殼是用熱塑性樹脂做成，也可以是球玻璃、硬樹脂、明膠及其類似的硬脆材料。空心球要求薄而脆，加工過程中磨粒磨鈍后，這些單個切削質(zhì)點就會從復(fù)合磨粒中突破出來，鋒利的磨粒又參與切削。因而這種磨粒能象砂輪一樣在工作過程中緩慢地復(fù)原，即自銳。這種磨料制成的砂帶既保持了單層砂帶柔軟性，又保持了多層砂帶耐用度高的優(yōu)點。復(fù)合磨料砂帶在新狀態(tài)下用肉眼看象似一條粗粒度的粗磨砂帶，使用這種砂帶可以在整個磨削壽命期內(nèi)都獲得非常穩(wěn)定的表面加工質(zhì)量，因而尤其適合于加工粗糙度要求一致或有較好的密封性要求的平面零件。

       球形復(fù)合磨料砂帶經(jīng)濟上的優(yōu)點可以從與普通砂帶壽命比較中看出，在其他加工條件相同時，采用這種復(fù)合磨料砂帶可比普通砂帶壽命長2倍。所以空心球復(fù)合磨料被認(rèn)為是目前最有效的一種磨料。

       軟木復(fù)合磨料砂帶，這種砂帶的磨料是將大量單顆磨粒涂附在軟木顆粒上，然后將軟木顆粒固結(jié)在基材上，其構(gòu)造類似于空心球磨料。軟木砂帶具有很高的彈性，是其他幾種砂帶不可比的。主要用于金屬或非金屬材料的拋光、研磨、去飛邊或毛刺，其用途現(xiàn)正變得越來越廣泛。和單層普通砂帶拋光相比，耐用度大約提高10倍，加工粗糙度也明顯降低。

       （7）．金剛石砂帶和立方氮化硼砂帶

       由于金剛石和立方氮化硼磨料價格極其昂貴，因而這兩種砂帶幾乎都是以金屬帶(如不銹鋼帶)為基材，以鉻、鎳為“粘結(jié)劑”，采用電鍍的方式將磨料“粘結(jié)”在基材上而制成的，目前這兩種砂帶主要是用于超硬脆材料(如超硬陶瓷)的精密磨削加工。

       （8）. 酯薄膜研磨砂帶

       這種砂帶的基材-聚酯樹脂薄膜是一種非常近似于塑料薄膜的材料，其最大的優(yōu)點是薄而強度大，韌性很好，表面非常平整且吸附性強，使用時亦不變形。用它制作特微細(xì)研磨拋光砂帶，很適合于精度高，粗糙度低的表面以及曲率半徑很小的曲面的精密或超精密加工。

       （9）．強力磨削砂帶和超長壽命砂帶

       強力磨削砂帶是集中了當(dāng)今組成砂帶的各要素中綜合性能最優(yōu)秀的材料而制成的，它包含了增強聚酯纖維布、鋯剛玉以及超強柔韌樹脂粘結(jié)劑等。用這種砂帶在大功率、高速度、高壓力的重型砂帶磨床上能夠使砂帶的磨削效率超過銑削工藝5~10倍。

       超長壽命砂帶是在強力磨削砂帶的基礎(chǔ)上，由鋯剛玉的進一步發(fā)展而獲得新的性能更好的陶瓷氧化鋁磨料(即SG磨料)的應(yīng)用，而開發(fā)成功的。它比常規(guī)鋯剛玉砂帶的使用壽命又延長了近2倍，比普通剛玉砂帶壽命長近10倍。目前這種砂帶主要用于多工位組合自動砂帶磨床上，使過去由于經(jīng)常需更換砂帶而無法自動操作的問題得到了解決。

       除上面介紹的幾種比較典型的砂帶種類外，砂帶按基材、磨料、砂帶的寬度和周長等還可以分為很多種類和規(guī)格，這里就不累述了。