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磨料磨具基本知識發(fā)布時間：2017-04-27 游覽：8544一、 磨削加工的發(fā)展歷史（一） 第一階段 我國是采用磨削加工方法的最古老的國家之一，如在古代科學巨著《天工開物》中就有“切、磋、琢、磨”的成語，而其中“磨”就是指的磨削加工。 其實人類最早使用磨削要追溯到原始社會，在母系社會，人們就已經(jīng)開始使用最簡單的石器，而這些最簡單的石器是用簡單的石頭之間互相摩擦得來的。人們用這些最簡單的工具捕獵，耕種。那時人們的衣著雖然簡單，但仍然要有刃器的輔助，這也離不開磨削。 北魏時一個叫崔亮的創(chuàng)造了水磨，用來加工糧食，晉代劉景宣創(chuàng)造了可同時運行八盤天然巖石磨盤的石磨；唐朝時又出現(xiàn)了陶磨及磨碾，這些磨具均在山西長治縣“王琛”墓中出土。經(jīng)過專家考察在宋朝也早存在九轉(zhuǎn)速的磨；十三世紀時即在元朝時候，中國人已開始用天然樹膠將貝殼粉粘在羊皮紙上制成摩擦工具，這是世界上已知的最早的涂附磨具，幾乎與此同時，在地中海沿岸的意大利人也開始使用簡單的涂附磨具。說起指南針，誰都知道，可誰又能想到，那也是磨削得來的產(chǎn)品呢！以上所敘不僅說明了我國是最早制造陶瓷材料、機械傳動的古國，而且也是最早采用對金屬及非金屬材料進行磨削加工的國家之一，從最原始一直持續(xù)到十九世紀的初期，可視為磨削加工歷史發(fā)展的第一階段。這一階段的特點是利用的磨料磨具及機械都較簡單。 （二） 磨削加工發(fā)展的第二階段（1840---1900年前后） 這一階段出現(xiàn)了新的特點，即隨著工業(yè)的發(fā)展、被加工材料的硬度越來越高，原來簡單的磨料磨具滿足不了發(fā)展的需要，于是人們就開始尋求硬度更高的物質(zhì)來做磨料，先后找到了天然剛玉、黃寶石、天然金剛石等材料人們把這些天然材料破碎后和陶土混合后，燒成具有一定形狀的磨具，以此來進行加工。 可以說，開始使用硬度較高的天然磨料是這一時期的普遍特點。 但是所有天然磨料的產(chǎn)量都不集中，而數(shù)量又有限質(zhì)量不統(tǒng)一，很難保持穩(wěn)定這一切局限性和飛速猛進的工業(yè)越來越不適應(yīng)。 （三） 磨削加工歷史發(fā)展的第三階段（十九世紀的后期到二十世紀初） 這一時期的主要特點是出現(xiàn)并使用人造磨料。 1893年美國卡不倫登公司的E.G艾奇遜利用電阻爐發(fā)明了SiC人造磨料這是人類歷史上最早出現(xiàn)的人造磨料，以后又有人用電弧爐發(fā)明了人造剛玉磨料，這些人工合成磨料的出現(xiàn)，意義是重大的，結(jié)束了人類只能利用天然磨料而不能利用人造磨料的歷史，從此，工業(yè)方面開始到得了大批比較低廉而質(zhì)量又比較穩(wěn)定的、產(chǎn)量又穩(wěn)步增加的人造磨料的磨削工具，從而推動了被磨材料加工迅速增長，當然另一方面從磨削加工的發(fā)展也促進了磨料磨具的迅速發(fā)展。本階段又可分為以下幾個時期： 1、1900年-1920年左右： 這一時期，出現(xiàn)了除無心磨床以外的所有磨床，這促使汽車、軍工、電極工業(yè)有了很大的發(fā)展。 2、1920年-1949年前后： 在20年代以后，磨床機械開始由機械傳動發(fā)展到液壓傳動，還在磨削過程中部分的實現(xiàn)了自動化，，在這一時期，無心磨床設(shè)計成功，開始投入使用，這一時期一個非常重要的現(xiàn)象就是對于磨削過程的研究，由開始的經(jīng)驗方法轉(zhuǎn)入理論分析。即開始了對磨削理論的研究。 3、1950年至1980年前后： 在國際上，英、法、美、德、意以及前蘇聯(lián)對人造磨料進行了普遍的研究，并進行了工業(yè)性生產(chǎn)，因而磨料及磨具較前一時期有了很大的提高，工業(yè)發(fā)達國家磨床所占的比重已達機床總量的10%，而且還在不斷的上升。 在國內(nèi)，一批具有影響力的重要項目的建成投產(chǎn)，如第二砂輪廠、第三砂輪廠、第四砂輪廠、第五砂輪廠、第六砂輪廠、第七砂輪廠的建成投產(chǎn)。說明了我國的磨料磨具行業(yè)也在不斷的發(fā)展壯大。 4、改革開放前后： 我國的磨料磨具為了和世界同步，在以下幾個方面進行了研究或改進 ① 提高磨床的精度，②提高磨削的自動化程度，③高速研磨，④高精度和高光潔度，⑤強力磨削，⑥寬砂輪和多砂輪的磨削，⑦提高磨床的加工生產(chǎn)率，⑧試制發(fā)展了特殊磨削或成型磨削，⑨超硬磨料磨具。超硬材料如人造金剛石和立方氮化硼目前被稱為世界上最硬的物質(zhì)，莫氏硬度為10。 金剛石的用量，每加工百萬噸鋼鐵所用的金剛石的量來表示這個國家的工業(yè)發(fā)展水平，美日及主要西方國家的用量均超過了18-20萬克拉每百萬噸鋼，美國是世界上金剛石用量最大的國家。而我國則是2.4萬克拉每百萬噸鋼，這差距是顯而易見的。 六十年代天然金剛石約2500萬克拉，數(shù)量不是很大，這是因為金剛石的生產(chǎn)成本太大，一般的金剛石礦中，須處理6-8噸礦石才能得到一克拉的金剛石，有的甚至250噸的礦石才能得到一克拉的金剛石，可見金剛石為什么如此的昂貴。天然金剛石的低產(chǎn)量及高成本促使人們走上了發(fā)展人造金剛石之路。 我國是在六十年代中期開始試制與發(fā)展人造金剛石。六十年代世界人造金剛石的產(chǎn)量為1000萬克拉，今天，中國人造金剛石的產(chǎn)量就已達5000萬克拉（約合1萬噸），而全世界人造金剛石的產(chǎn)量就無法估計了，這些人造金剛石主要用于工業(yè)。人造金剛石及其制品的發(fā)展大大地促進了特殊用途的磨削加工的要求，人造金剛石不受資源限制，制造成本從發(fā)明的那天起就不斷下降，品種在逐漸增多，質(zhì)量在不斷的提高，這樣就極大的開辟了人造金剛石磨料的使用前景。不僅在固結(jié)磨具上，而且普遍地使用在涂附磨具上，如牙科用金剛石砂帶，精密儀器上用金剛石砂帶等等。 立方氮化硼是超硬磨料另一種類型，其性能與人造金剛石磨料相似，還具有比人造金剛石一些獨特的優(yōu)點，如耐熱方面優(yōu)于人造金剛石。立方氮化硼比人造金剛石發(fā)展稍后，系70年代前后試制研究的，也可以說后起之秀。立方氮化硼到九十年代初期全世界工業(yè)生產(chǎn)大國有了較大的發(fā)展，如前蘇聯(lián)立方氮化硼的產(chǎn)量已發(fā)展到5000多萬克拉。我國立方氮化硼也是在八十年代末期或九十年代初期試制和發(fā)展的新型產(chǎn)品，但速度較慢，其原因在于工藝與技術(shù)還遠遠落后于其它工業(yè)發(fā)達的國家，因而它的推廣和使用還受到一定的限制。 人造金剛石和立方氮化硼的磨具。在發(fā)展人造金剛石磨具和立方氮化硼超硬磨料的同時，這兩種超硬磨料的磨具也得到相應(yīng)的發(fā)展，人造金剛石磨具發(fā)展更快。到目前，人造金剛石磨具發(fā)展成為一個較為完整、成熟和自成體系的加工技術(shù)領(lǐng)域。人造金剛石磨具制品如電鍍金剛石內(nèi)圓切割鋸片、什錦銼、磨頭，人造金剛石圓鋸片、框架鋸片，人造金剛石修整筆，石材用金剛石磨具，金剛石筒形砂輪，加工鐵氧使用金剛石磨具， 金剛石修整滾輪和金剛石或立方氮化硼與硬質(zhì)合金復合片磨具等等品種系列，而且繼續(xù)完善補充與提高。 （四） 磨削加工發(fā)展的第四階段（九十年代后期） 進入九十年代，磨料磨具行業(yè)的生產(chǎn)與銷售、科研都起著很大很大的變化，主要表現(xiàn)為品種日趨多樣化，專業(yè)化，競爭也前所未有的日趨激烈，科研與銷售成為每個廠家的重中之重，而我們做為砂帶的專業(yè)生產(chǎn)廠家，也是如此。，但與國際上涂附磨具尤其是砂帶產(chǎn)品，無論是品種或者是質(zhì)量上差距是很大的。因此，當務(wù)之急加大科技力量投入迅速提高我國涂附磨具尤其是砂帶高檔產(chǎn)品的品種及質(zhì)量水平，以面臨高品質(zhì)、多品種需求的浪潮。如果目前全國高檔次的涂附磨具產(chǎn)量在400萬平方米左右，予計到2000年初期將達到700萬至1000萬平方米用量的需求。這就希望我們共同努力去開拓這個有廣闊前途的市場。 二、 磨料磨具的簡明知識 磨料磨具素有工業(yè)牙齒的美稱。在磨削時常用磨料或磨具作為磨削工具對需加工的零件進行機械加工，而達到一定的技術(shù)要求。 （一） 磨料 磨削材料簡稱磨料，即一種具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的磨削材料。磨料分天然和人造兩大類。 （A） 天然磨料 天然磨料是自然礦物開采經(jīng)過加工而制成的磨料。用于磨削加工先后已有如下種類： 1、 燧石：化學成分主要是SiO2，莫氏硬度7。 燧石易斷裂，韌性差，莫氏硬度不高，主要用來制造張頁式砂紙，主要用來加工皮革、毛氈等的拋光加工。 2、 石英砂：類似燧石，比燧石的純度又高了一層，主要化學成分為SiO2，莫氏硬度7，理化性能如燧石。石英砂來源于石英礦或從河砂中篩選加工，其用途類似燧石，迄今國內(nèi)有些小砂布砂紙廠還在用石英砂作為生產(chǎn)的原料進行生產(chǎn)，其目的在于生產(chǎn)的砂布或砂紙以低于用人造磨料所生產(chǎn)的砂布或砂紙的價格，銷售于廣大農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)加工使用，質(zhì)量下乘，但也有一定的市場。 3、 紫紅鐵粉即氧化鐵：多用于天然的、也可以經(jīng)過人工制造的。由于質(zhì)地比較柔和，主要用于工件的清理和拋光的目的加工，如部分光學玻璃的研磨或拋光也用紫紅鐵粉進行加工。 4、 柘榴石：系一種天然礦物材料，如采用這種柘榴石在高溫條件下進行熱處理，可使這種材料的硬度和韌性增強。柘榴石容易沿其材料的結(jié)晶體的斷裂面而斷裂，這樣可使柘榴石具有較好的切削刃提高磨削效率。用柘榴石制成的涂附磨具可用于材料如木材或金屬材料進行磨削加工，在國內(nèi)或國外已不多用于生產(chǎn)涂附磨具，更極少用于制造固結(jié)磨具，已趨于淘汰的局面。 5、金剛砂（Emery）： 系自然界中剛玉（Al2O3）氧化鐵的混合物。這種 礦物原料在世界上許多地方的蘊藏量都很豐富，礦石的質(zhì)地與晶位各異，這種礦物材料的切削性能較差，一般只作為拋光使用。現(xiàn)在用這種天然礦物制造磨具已經(jīng)不多，屬于淘汰的趨勢。 6、氧化鍶（Sr2O3）：拋光性能甚好，適用于作拋光材料，并制成氧化鍶粉加磨削劑直接做為拋光材料，在國內(nèi)一些光學玻璃廠還在使用如上海光學儀器廠等。 07、金剛石：天然金剛石又稱金剛鉆，系自然界最硬的物質(zhì)，莫氏硬度為10，天然金剛石產(chǎn)于南非、剛果，中國也有，價格十分昂貴，常用于作手飾及裝飾品，自人類發(fā)明人造金剛石之后，在制造磨具上就多用人造金剛石作磨具，在極個別的應(yīng)用范圍內(nèi)才采用天然金剛石。 總之，天然礦石的磨料已趨于淘汰之勢，已不用于制作磨具，即或使用已經(jīng)不多。 （B） 人造磨料 顧名思義，人造磨料是人工通過用有關(guān)礦物材料加上必須的材料進行加工而成的磨料。人造磨料自人們發(fā)明的第一種人造磨料開始至少已發(fā)明發(fā)展了數(shù)十種之多，應(yīng)用范圍愈來愈廣泛，其性能愈來愈優(yōu)越于天然磨料，隨著人造磨料不斷的發(fā)展和進步，磨削加工也得到了迅速的發(fā)展和提高，由于磨具的不斷發(fā)展和性能的不斷提高，磨削加工的水平也得到了發(fā)展和提高。當然從另一方面而言，今天磨削加工已走上高效、高速和加工件要求質(zhì)量不斷的提高，又要求磨料磨具適應(yīng)這種發(fā)展要求提高自身的品種、質(zhì)量、生產(chǎn)加工水平和科研水平等方面的各項工作相輔相成、互相依賴、互相促進、互相提高。 1891年美國卡不倫人登公司的E.G艾奇遜用電阻爐首次用人工發(fā)明SiC，于1893年由美國發(fā)明制造了電熔剛玉，從此人類進入了采用人造磨料的新篇章，磨削加工進入了嶄新的一頁。發(fā)展到現(xiàn)在人造磨料的種類不少數(shù)十種，彩人造磨料廣泛用制造固結(jié)磨具、涂附磨具和超硬磨具。已知用于制造磨具的人造磨料有以下各種。 1、 棕剛玉： 主要化學成份AL2O3，由鋁礬土、鐵屑和無煙煤在電弧爐中熔煉而成。棕剛玉磨料的色澤為棕色，就其色澤而言，命名為棕剛玉。這種磨料具有一定的硬度和韌性，具為較強的磨削能力，能承受很大的壓力。具有耐高溫、抗氧化、抗腐蝕及化學穩(wěn)定性好等特點。由于抗張強度高，它適用于磨削抗張強度大的材料，適用于普通鋼、高碳鋼、合金鋼，可用于硬質(zhì)木材的加工，還可用于其它磨料不足時的代用，有萬能磨料之稱，是使用中最廣泛的一種磨料。 2、 白剛玉： 主要化學成份為AL3O2由鋁氧粉為原料在電弧爐中熔煉而成。色澤為白色，就其色澤而言命名為白剛玉。白剛玉的質(zhì)地比棕色剛玉更純凈。采用的鋁氧粉原料，系由棕剛玉所用的鋁礬土事先加工制成，主要物理成分為β- AL2O3（無磨削能力），由電弧爐熔煉從β- AL2O3轉(zhuǎn)換為α- AL2O3 。所轉(zhuǎn)換的α- AL2O3具有較強的磨削力。 3、 黑碳化硅： 主要化學成份為SiC 。由石油焦碳、石英砂、木屑等為原料在電阻爐中熔煉而成。黑碳化硅的色澤為黑色，就其色澤而言，命名為黑碳化硅。黑碳化硅質(zhì)地比剛玉磨料性脆，硬度較硬，其韌性也次于剛玉類磨料，對于抗拉強度較底的材料，如非金屬材料（各種板材如木質(zhì)膠合板、刨花板、高中低密度纖維板、竹質(zhì)板、硅酸鈣板、皮革、玻璃、陶瓷、石材等）和有色金屬（鋁、銅、鉛等）等材料的加工尤為適宜，對質(zhì)地堅硬而脆性材料的加工也是比較理想的磨料。 4、 綠色碳化硅： 主要化學成份為SiC,在制造上所采用的原料如黑碳化硅生產(chǎn)大致相同,另加工業(yè)食鹽作為反應(yīng)劑和促進劑在電阻爐內(nèi)反應(yīng)而成.就其色澤而言為綠色,故命名為綠碳化硅.綠碳化硅比黑碳化硅的質(zhì)地更純,硬度比黑碳化硅還要高,其磨削用途與黑碳化硅相同之外,更適合用于材料的精磨如磨螺紋、磨量具等,在磨削材料上更廣泛的用于硬質(zhì)合金、金剛石制品的工件。由于綠碳化硅在生產(chǎn)制造的成本比黑碳化硅要高，如采用原材料上配比不一樣，另加有食鹽輔助材料以及耗電和加工過程的差異等，所以綠碳化硅的產(chǎn)品售價比黑碳化硅要高。因此綠碳化硅的選用在與黑碳化硅的比較上，在非金屬和有色金屬材料方面一般不選用綠碳化硅，而主要選用綠碳化硅用作硬質(zhì)合金和精密磨削的磨削，在砂帶和其它涂附磨具上選用綠碳化硅作為磨削材料的就更少。 5、 微晶剛玉： 主要化學成份為AL2O3，所采用的生產(chǎn)原料與棕剛玉相同，唯在冶煉過程中采用急速冷卻的工藝而得到微細結(jié)晶的效果。微細結(jié)晶的剛玉比普通剛玉的機械強度要高。用微晶剛玉做成的磨具常用于粗磨鑄鋼、高韌性鈦鎳合金鋼等難磨材料，但很少用于制造涂附磨具。 6、 鉻剛玉： 是在白剛玉的生產(chǎn)過程中加入Cr2O3的混合物，使這種剛玉形成白剛玉中α- AL2O3和Cr2O3的共熔體，改變剛玉的性能和結(jié)構(gòu)。鉻剛玉的韌性比白剛玉要高，其硬度與白剛玉大概相同。加入Cr2O3的數(shù)量與生產(chǎn)的鉻剛玉的性能也略有不同，而其色澤也有所不同，在鉻剛玉中由于加入Cr2O3的含量不同，其用途又有所不同，因此在鉻剛玉這類磨料中又劃分為根據(jù)Cr2O3加入的不同而劃分幾個牌號。鉻剛玉磨削的材料常用于淬火鋼、合金鋼和螺紋鋼的刃磨和儀器儀表零件的精密磨削。鉻剛玉常用于生產(chǎn)固結(jié)磨具，很少用于制造涂附磨具。 7、 鍍衣磨料或特殊處理的磨料： 涂附磨具特別是砂帶在磨削加工時基本上是以單層磨料承擔著整個磨削過程,磨粒磨損或脫落后,再沒有后備的磨粒繼續(xù)著磨削的作用,所以對這一層有限數(shù)量的磨粒顯得特別重要,如何防止磨粒的脫落和提高每個顆粒的磨削作用是當前砂帶研究者和制造者所致力研究探索的重要課題,目前采取了如下幾種方法: (1)煅燒處理: 將磨料置于800-13000C的高溫下直接煅燒2-4小時,取出冷卻,即可使用.如溫度高,則有部分磨料有少量燒結(jié)現(xiàn)象,需進行敲碎過篩方可使用. 磨料煅燒可起兩個作用,一是磨料在制粒過程中由于多次撞擊所形成的微細裂紋在高溫時被燒結(jié),增加了磨料在制造過程中由于燒結(jié)而增加了單顆粒的強度.二是增加磨料的毛細管作用,增加了磨料的親水性,提高了磨粒對粘結(jié)劑的吸附作用,從而使磨粒借助粘結(jié)劑對基體的粘附力.如磨料的煅燒處理后各種效果明顯,棕剛玉磨料經(jīng)煅燒后顯微硬度可提高10%,韌性提高10%親水性提高3.5倍,磨削量提高3%,耐用度提高30-50%. (2)堿處理： 將磨料浸泡于2%NaOH溶液中約30分鐘,然后冼凈,烘干后可使用. 由于堿對磨料有一定的腐蝕能力,從而增加了磨料表面的粗糙程度,提高了磨粒表面的毛細管作用,有利于磨料與粘結(jié)劑的粘結(jié)效果,使磨粒不易從砂帶表面脫落下來,從而提高了砂帶的磨削效果與耐用度.由于堿對氧化鋁有一定浸蝕作用,所以這種方法對剛玉系列的磨料效果比較好. (3)涂金屬鹽的處理: 將磨料浸泡于濃度為0.1%-1.0%的金屬鹽溶液中約30分鐘,然后取出烘干,并將烘干的磨料煅燒至5000約30分鐘,冷卻后即可使用.如用0.5%硫酸亞鐵處理的棕剛玉,再經(jīng)800度高溫煅燒處理后,所制成的砂帶,其磨削效率可提高4-20%,常用的金屬鹽有硫酸亞鐵、醋酸鎳、氧化鎳、硫酸銅、硫酸銅-硼砂、硝酸鐵、硝酸鈷等.還有用三氧化二鐵或四氧化三鐵等材料在磨料用粘結(jié)劑進行粘附,煅燒至500-8000C半小時,冷卻后即可使用的鍍衣磨料,也有明顯的磨削效果. (4)涂陶瓷液的處理: 以長石、粘土、或石灰石等成份的陶瓷液涂于磨料表面，并經(jīng)高溫燒結(jié)（約1000-13000C），使磨料表面包裹了一層薄薄的陶瓷材料，以利于磨料與粘結(jié)劑的粘結(jié)，從而提高砂帶的耐用度. (5)涂樹脂液的處理: 以液體酚醛樹脂和少量的金屬氧化物如(3)所敘的三氧化二鐵、四氧化三鐵或氧化鈦組成的樹脂混合液將磨料浸泡在其中，約30分鐘取出烘干即可使用.由于樹脂液浸透性好,可滲入磨料的微小孔隙中,所以增加了磨料對粘結(jié)劑的粘結(jié),提高了砂帶的耐用度,又由于樹脂液中加了金屬氧化物,增加了砂帶中磨粒的散熱性,有利于砂帶效率的提高. (6)涂硅烷的處理: 硅烷又稱有機硅,它是硅與有機基因經(jīng)化學反應(yīng)生成即有無機特性又有有機特性的特殊化合物,因此,涂硅烷后磨料有利于磨料與粘結(jié)劑的結(jié)合.涂附的方式有兩種:一是將硅烷液直接涂附于涂附磨料的表面,涂層最理想最有效的厚度是單分子厚度,這在操作上是比較困難的;另一種簡單的方法是將硅烷直接加入到粘結(jié)的膠液中,這種方法的效果不如前者. 8、 空心球磨料： 所謂空心球磨料是指將磨料均勻地涂附于直經(jīng)0.05-1mm的塑料制成的空心球表面而組成的一種球狀磨料的集合體,然后將制成的空心球磨料按一般的常規(guī)的方法涂附于基體表面后而制成的砂帶. 空心球磨料一般是在制作細粒度產(chǎn)品時被采用.由于磨料很細,如果直接涂附在基體表面上,則磨料層很薄,參與磨削的磨料較少,磨削效率較差,而且磨料很細,砂帶表面孔隙率很低,在磨削時易阻塞.如果采用空心球磨料,則砂帶表面將形成非常“粗糙”的磨削面，表面孔隙將大大增加，則砂帶表面有利于排除磨削的阻塞，更重要的是砂帶表面參與磨削的磨粒數(shù)將數(shù)倍或數(shù)十倍地的增加，其增加數(shù)決定于球徑與粒徑的比例，比例越大，增加的磨粒越大，因而大大提高了磨削效率與耐用度。如空心球磨料的砂帶是德國HERMES公司的專利，對該公司來說這類產(chǎn)品專稱為“HERMESIT”． 9、 微晶結(jié)構(gòu)的新型陶瓷磨料： 它是以凝膠法制造的燒結(jié)陶瓷磨料，其晶體尺寸約1-3微米，硬而韌，磨削時微小晶體逐漸脫落露出新的晶體，保持了整個磨粒的鋒利，美國３Ｍ公司于1981年投入市場，命名為Cubutron以此做成的砂帶,磨錘頭比鋯剛玉砂帶的切削效率高71%,磨包鎳不銹鋼的效率比鋯剛玉砂帶的切削率高150%.相繼投入市場的還有美國NORTON公司的SG磨料,用SG磨料砂帶在400PSI壓強下(砂帶速度為28米/秒)磨削金屬量比棕剛玉高5倍;德國Hermes公司命名的CB陶瓷砂帶料的砂帶,采用這類磨料制成的涂附磨具特別適用高強壓下加工難磨材料,如航天合金、高鎳合金鋼、含釩工具鋼、含鈷合金鋼等. 除此之外,近期國外工業(yè)發(fā)達國家還開發(fā)人造金剛石和立方氮化硼(CNB)磨料制成的涂附磨料,專門加工硬質(zhì)合金、石英元件及難加工鋼材. 10、 鋯剛玉磨料： 是加入ZrO2并具有20微米晶體尺寸的高韌性磨料.加入ZrO2有40%和25%兩種.用于涂附磨具應(yīng)有較尖銳形狀的磨粒,特別適用于加工不銹鋼件、鈦合金零件.在中國市場,日本NCA的鋯剛玉砂帶、美國的NORTON公司的NORZON砂帶和南韓高麗研磨公司的YZ533和YZ633鋯剛玉砂帶等比較流行.據(jù)美國的NOTON公司提供的資料,其磨削效率比棕剛玉高254-300%,用NORZON砂帶加工刨花板,砂帶壽命提高了3倍. 但鋯剛玉砂帶不僅用作砂帶,也大量地用在固結(jié)磨具之中. 11、 復合磨料： 是指一種磨料與另一種磨料的機械復合而非起化學反應(yīng)的復合,在制造磨具時將兩種磨料機械地加在成型料中,各種磨料仍保持獨有的理化特性.在使用時取其各長發(fā)揮各自的優(yōu)點,并達到更好效果的目的.為達到磨削的目的,在國外或國內(nèi)常采用以復合磨料的方式來生產(chǎn)制造磨具用于難加工的材料.這就是所謂巧立名目.另立牌號的一種作法.常見復合磨料有棕剛玉與白剛玉的復合,由剛玉與綠碳化硅的混合,棕剛玉與黑碳化硅的復合等等. 復合磨料常見于固結(jié)磨具,極少用于涂附磨具的制造。 二 磨具： 磨削工具簡稱為磨具.磨具有固結(jié)磨具、涂附磨具及超硬磨具三個大系列.各有特點,獨立存在,各有所長,使用于世界各國國民經(jīng)濟之中.除涂附磨具另立篇章敘述之外,此處僅對固結(jié)磨具作簡要的介紹. 1. 固結(jié)磨具 固結(jié)磨具是用磨料(磨削材料)與結(jié)合劑制成的具有一定形狀和一定磨削能力的工具. 固結(jié)磨具的標記示例: 形狀 尺寸 磨料 粒度 結(jié)合劑 硬度 組織 35M/S GB/T2485 形狀代號 300×50×75 磨料種類 磨料粒度 結(jié)合劑 磨具硬度 組織號 最高工作速度 磨具技術(shù)條件 所在標準號 除最高工作速度和磨具技術(shù)條件所在的標準號之外，其余各項為固結(jié)磨具的特征.固結(jié)磨具的磨料已在本文之(一)詳細說明.磨料粒度是指磨料粗細大小,固結(jié)磨具的磨料采用下一系列標準,這7個特征均依據(jù)1998年全國磨料磨具標準化技術(shù)委員會編制由中國出版社出版的機械工業(yè)標準中每項規(guī)定.本篇除對固結(jié)磨具的硬度結(jié)合劑和組織三個特征加以敘述外，其余不再贅述. (1) 硬度: 此處的硬度是指固結(jié)磨具在外力作用下,結(jié)合劑與磨料結(jié)合的強度,根據(jù)粒度的粗細分別采用噴砂硬度計和洛氏硬度測定. 硬度分超軟(超軟1、超軟2)、軟（軟1、軟2）、中軟（中軟1、中軟2）、中（中1、中2）、中硬（中硬1、中硬2、中硬3）、硬（硬1、硬2）、超硬（超硬1、超硬2）等7個大級共15個小級. (2) 結(jié)合劑： 結(jié)合劑是指固結(jié)磨具中各類結(jié)合劑與磨料粘結(jié)的材料.固結(jié)磨具通常采用陶瓷、樹脂、橡膠、菱苦土四大類別結(jié)合劑。這四類結(jié)合劑以陶瓷結(jié)合劑磨具的比例最大。陶瓷結(jié)合劑主要材料有粘土、長石、黃土、石英石等組成按不同磨料、不同用途及不同制法（澆注或壓制）等不同的陶瓷結(jié)合劑.樹脂結(jié)合劑主要是酚醛類型的樹脂,分粉狀樹脂和液狀樹脂兩大類,也是根據(jù)不同的制法和不同用途劃分為各種不同樹脂結(jié)合劑.橡膠結(jié)合劑目前采用人造丁苯膠、丁鈉膠及液體橡膠三大類，根據(jù)制法的不同和用途的不同又劃分為各種不同的橡膠粘結(jié)劑。菱苦土結(jié)合劑主要材料有氧化鎂和氯化鎂兩種材料所組成，主要用于細粒度磨料作精細加工用途. 各種結(jié)合劑的代號如下: 結(jié)合劑名稱 結(jié)合劑代號 陶瓷結(jié)合劑 V 樹脂結(jié)合劑 B 橡膠結(jié)合劑 R 菱苦土結(jié)合劑 Mg (3) 組織： 組織是指固結(jié)磨具中磨料所占有的體積,以重量%比表示.通常組織在磨具標志中不顯示,而制造時設(shè)制配方時,自我控制以阿拉伯數(shù)字表示.即數(shù)字愈小,組織愈松,即固結(jié)磨具中磨料的比率愈少,反之數(shù)字愈大組織愈緊,所占的磨粒比率愈多.通常組織號從0-12共13個組織號. 2、涂附磨具 涂附磨具是指粘結(jié)劑把磨料粘附在可撓曲基材上的磨具,又稱柔性磨具. 涂附磨具具有九大特性: 基材種類——基材處理——磨料種類——磨料的粒度—— 植砂密度——粘結(jié)劑種類——粘結(jié)強度——形狀——尺寸 砂帶涂附磨具請參見本本文第三篇。 3、 超硬磨具 超硬磨具是指用人造成金剛石或立方氮化硼超硬磨料所制成的磨具,系磨具另一大系列. 超硬磨具具有如下幾個特征與標記. 濃度 結(jié)合劑 粒度 磨料牌號 磨粒層厚度 孔徑 總厚度 直徑 形狀代號 以上特征和標記均依照1998年全國磨料磨具標準化技術(shù)委員會編制由中國出版社出版的中國機械工業(yè)標準中每個標準的規(guī)定. 關(guān)于濃度:與固結(jié)磨具的組織號大體相同,但在超硬磨具中標志中應(yīng)標明.所謂濃度是指超硬磨具每cm3體積內(nèi)所含超硬磨料的克數(shù),以%數(shù)表示. 濃度代號如下: 代號 磨料含量(g/ cm3) 濃度 25 0.22 25% 50 0.44 50% 75 0.66 75% 100 0.88 100% 150 1.32 150% 關(guān)于結(jié)合劑:是指超硬磨具所采用的結(jié)合劑類別. 結(jié)合劑代號如下: 結(jié)合劑 結(jié)合劑代號 樹脂結(jié)合劑 B 金屬結(jié)合劑 M 陶瓷結(jié)合劑 V 三、 (砂帶)涂附磨具 (一) 現(xiàn)狀 涂附磨具是指用粘結(jié)劑把磨料粘附在可撓曲基材上的磨具.過去俗稱“砂布、砂紙”,是磨具三大系列之一,又稱柔性磨具.由于其產(chǎn)品的多樣性,涉及使用的范圍到各行各業(yè),如航空、鐵道、汽車、機床、木材、及木器、玻璃、造船、建筑、建材、自行車、不銹鋼制品、漆器和輕工產(chǎn)品等…….是工業(yè)和民用的常用易耗工具,凡各類制品的表面磨削、修飾、拋光，均大多選用涂附磨具.它在全世界銷售很廣,經(jīng)粗略計算1995-1996年,每年年產(chǎn)涂附磨具3.5-3.8億平方米,銷售額約17.5-24億美元.在工業(yè)發(fā)達的德、美、法、英、日等國,涂附磨具獨占三大磨具之首.涂附磨具、固結(jié)磨具、超硬磨具三者銷售額比例，美國1995年已達48:36:10.這證明“涂附磨具”在市場占有率在上升,部分產(chǎn)品代替了固結(jié)磨具.這個結(jié)構(gòu)性的變化,已被我國磨料磨具同行業(yè)人士所接受.今天,事實已證明,在我國涂附磨具也正與世界接軌,逐步成為磨料磨具行業(yè)中新的增長點. 我國生產(chǎn)和使用涂附磨具的歷史悠久,四十年代舊中國張頁式砂布砂紙、耐水砂紙僅有生產(chǎn)作坊，當時采用雙輥子單機上膠、手工植砂、箱式固化和單臺輥復膠，新中國成立后，逐步發(fā)展為平跪式連續(xù)生產(chǎn)線，五十年代中期第二砂輪廠從當時的民主德國引進了懸掛式連續(xù)生產(chǎn)線，但產(chǎn)品仍為動物膠為主的張頁式砂布和浸漬紙醇酸樹脂為主的張頁式耐水砂紙，這些產(chǎn)品只限于機械維修鉗工打磨的使用和家具、木器加工手工打磨用.涂附磨具的品種很多,發(fā)展到今天已不下數(shù)種.如張頁式砂紙、砂帶、頁輪、鋼紙磨片、疊盤、磨頭等等.砂帶是涂附磨具家族的一個大的成員,砂帶磨削有著不可比擬的高效率高經(jīng)濟性以及廣泛的應(yīng)用范圍，砂帶磨削有“萬能磨削”之稱.六十年代以前為滿足國內(nèi)軍工部門的需要,試制和生產(chǎn)了用圓筒布為基體的無接頭砂帶,當時而言,是在自力更生精神的感召下,試制生產(chǎn)了低檔水平的砂帶,填補了國內(nèi)砂帶生產(chǎn)的空白,但由于設(shè)備圓筒布基和技術(shù)工藝的限制，只能生產(chǎn)寬度在600mm以下，長度在3000 mm以內(nèi)的小型無接頭布基砂帶，品種與規(guī)格的單一和局限，極大地影響了砂帶的發(fā)展，其產(chǎn)量長期徘徊在五六萬平方米的水平上，而且一直局限在少數(shù)航空和軍工部門使用.到了八十年代根據(jù)國外砂布發(fā)展的趨勢和國內(nèi)磨削加工的實際需要,首先由現(xiàn)在白鴿(集團)股份責任公司從德國全套引進高檔涂附磨具生產(chǎn)線(包括棉布處理生產(chǎn)線、涂附磨具制造線和砂帶轉(zhuǎn)換線)，才便我國涂附磨具品種和質(zhì)量都提高到一個新的水平.嗣后上海砂輪廠引進了除原布生產(chǎn)線外在德國、瑞士引進了成套生產(chǎn)設(shè)備和專用技術(shù)。隨后濟南砂布廠、武漢砂布廠、北京東升砂布廠等引進了轉(zhuǎn)換設(shè)備，從而便中國涂附磨具經(jīng)暫新的面貌進入了國內(nèi)外市場，產(chǎn)品也從單一的張頁式擴大到砂帶、砂卷、砂盤、頁輪、頁片式砂盤、砂圈…….涂附磨具開始進入了汽車行業(yè)、航空工業(yè)、木材加工工業(yè)、不銹鋼制品工業(yè)、建材、玻璃行業(yè)等工業(yè)性生產(chǎn)領(lǐng)域，我國的涂附磨具工廠及產(chǎn)量也隨著有了很大的發(fā)展.下表為歷年我國涂附磨具產(chǎn)量增長情況. 我國歷年涂附磨具產(chǎn)量情況 年度 1950 1960 1970 1980 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 產(chǎn)量萬m2 4.5 1060 928 2002 6984 7684 8653 9028 9390 12096 12000 11670 根據(jù)我國49個重點涂附磨具生產(chǎn)廠家銷售額統(tǒng)計,1994年為5.8億元,1995年上升為6.9億元.出口額1990年1280萬美元,1994年為1846萬美元,1995年為2389.5萬美元,出口以張頁式干磨砂布和浸漬紙耐水砂紙為主.在1994-1995年已有部分全樹脂砂布卷及砂帶出口. 但是國內(nèi)生產(chǎn)的技術(shù)質(zhì)量所達到的水平還遠遠趕不上國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展對新型高效涂附磨具需求的要求，我國每年從國外進口高檔涂附磨具也在增長。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，1992年我國進口涂附磨具為845.2萬美元，1993年為1170萬美元，1994年為1846萬美元，1995年為2133萬美元，1996年為2331萬美元，1997年為2832萬美元，1997年比1992年增長335%.進口的價格平均每平方米為7美元,而我國涂附磨具進口的價格平均為1.22美元.由此可見,我國涂附磨具除了滿足國內(nèi)發(fā)展的需要外,以低檔次、低價格大量出口，為了滿足國內(nèi)發(fā)展需要，又要以高價格進口高附加值的涂附磨具產(chǎn)品。這說明我國在八十年代對涂附磨具的品種、質(zhì)量上有了較大的發(fā)展，并且促進了砂帶磨床及涂附磨具加工工藝的進展，但還遠遠落后于市場的需求，還缺乏高效、專用、重負荷強力和精密磨削加工用的涂附磨具，有待于我們迎頭趕上。 我們是一個處于發(fā)展中的大國，我國涂附磨具的發(fā)展近二十年來與八十年人代初期相比，從小到大，從少到多，特別是高附加值、高效益的砂帶產(chǎn)品已增長了上百倍，走了艱苦卓絕的一步，涂附磨具是所有普通磨具中發(fā)展最快的一個，成為我國磨料磨具中的一枝獨秀，但是從上所敘，我國涂附磨具特別是砂帶的生產(chǎn)水平、產(chǎn)量、產(chǎn)值與國外工業(yè)發(fā)達國家相比，差距很大。砂帶在歐美國家，其產(chǎn)量占涂附磨具總產(chǎn)量的30-40%，而我國的產(chǎn)量只占涂附磨具的10%，產(chǎn)值不及涂附磨具總產(chǎn)值的25%，所以我國砂帶無論從實際需要，還是與國外相比，其發(fā)展仍然是廣闊的，前景看好。但是擺在我們我們的眼前，必須有一個正確的認識，前景看好，任重道遠，任務(wù)艱巨，道路漫長，還要通過相當長的時間，才能進入國際先進行列。 (二) 砂帶基本的結(jié)構(gòu)要素 砂帶是涂附磨具的一個很重要的大品種,作為一條砂帶,一般由四大要素組成,即基體、粘結(jié)劑、磨料和結(jié)構(gòu)形成。這些基本要素的互相搭配以及各種不同的形式和不同的加工對象，形成了數(shù)以千計的砂帶品種。 砂帶的基本要素: 基體—布、紙、復合基 磨料—天然磨料—天然剛玉、石榴石 人造磨料—白剛玉、棕剛玉、碳化硅、鋯剛玉、 人造金剛石、立方氮化硼 砂帶 粘結(jié)劑—動物膠、半樹脂、全樹脂、耐水產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)形式—無接頭砂帶 接頭砂帶—單接頭、多接頭、嵌接法對接、 （搭接） 螺旋形對接砂帶 （對接） 以下按上述三個基本要素分別加以說明。 1. 基體: 基體是作為粘結(jié)劑和磨料的承載體,也是磨削過程的力支撐體,是砂帶的基礎(chǔ)部分.因為作為砂帶的基體必須具備一定的拉伸強度,很好的可撓性,較小的延伸性,在砂帶制作時一些要求必須有一些工藝特性以及砂帶在使用時其一些特殊要求.由于砂帶朝著高速、重負荷、高效率方向發(fā)展，對基體方面開展了許多科學技術(shù)要求，以加強現(xiàn)有各種基體的研究，適應(yīng)磨削的需要. 常用砂帶的基體有如下幾種: (1) 布:布基體以所用的原材料分類,有天然纖維、合成纖維、改性纖維等類.以布的組織結(jié)構(gòu)分,有平紋組織、斜紋組織和緞紋組織，以布的重量單位（g/m2）有重型布、中型布、和輕型布之分.對于布的不同分類,各個國家與各個大型公司各有各的分類的具體指標和規(guī)定,這些指標一般在砂帶的技術(shù)指標中均有明確的規(guī)定,在選用時我們必須注意有關(guān)的規(guī)定.如通常使用的砂帶,不論是加工金屬材料或者是木材等非金屬,大多采用中型布或輕型布基砂帶.如果需要多接頭的闊型砂帶,則選用棉纖維緞紋組織的中型或重型布的基體.用以重型磨削(負荷重的磨削),則采用重型布或聚脂纖維的砂帶,大部分木質(zhì)的各類板材的習慣采用重型布或聚脂纖維的基體.需要延伸率特別小的砂帶,往往需要用麻纖維作基體材料.布基體砂帶一般情況下使用在金屬加工方面較多.近十年來大力發(fā)展合成纖維的聚脂布,而聚脂布經(jīng)處理后的徑向斷裂強度高,適用于大面積的磨削或強力磨削.因此合成纖維的聚脂布基是成為涂附磨具的發(fā)展趨勢.聚脂布分100%短纖維聚脂布基和65%短纖維聚脂纖維和35%棉混合布兩種,織法有紡織和針織.紡織布基強度是靠緯砂和經(jīng)砂上下交替穿棱產(chǎn)生,微觀看基材是彎曲的而針織是徑在砂與緯相互編縫的編縫的方法較多,所以能達到強度高延伸率低的效果. 通常純棉布和聚脂布的機械強度和延伸率如下 棉布與聚脂布的機械強度 測定項目 棉布(未作原布處理) 聚脂纖維 (經(jīng)原布處理) 輕型布 中型布 重型布 斷裂強度(N/scm) 徑向 >80-120 >100-120 >120-140 >3500 緯向 >16-80 >80 >80 ≧600 斷裂伸長(100%) 徑向 <12-18 <18 <18 <1-5 緯向 <12 <12 <12 <1-3 注:處理過的棉布比聚脂布的機械強度低一倍以上. (2) 紙: 紙基體一般以重量來分類,即每平方米的重量(克)來表示,其單位為克/米2.按目前世界上比較通用的標準來分類,一般分六個等級,即A、B、C、D、E、F六類. 原紙每平方米的重量 項目 每 平 方 米 的 重 量 A B C D E F 等級標準 80 100 120 160 225 280 A、B、C這三種紙單重小強度低，一般不作砂帶用，只用作卷狀或頁狀產(chǎn)品，C級有時只用作超涂層砂帶用于儀器儀表、手風琴的漆面拋光；D、E、F這三種紙單重大強度高，可作砂帶用紙，而E級（單重225克/米2）的紙是最常用的紙種，D級紙一般用以輕型磨削。砂帶用紙基的另一個特點，是采用耐水紙。而往往有紙基稱“耐水”不是真正意義上的耐水，不是說這種紙基可以在水中進行磨削，而是這種紙具有很好的耐潮性，在環(huán)境濕度變化時，不會使砂帶吸潮而發(fā)生變形影響使用。真正在以水作冷卻劑或砂帶在水中磨削時，所用紙砂帶的原紙要作耐水處理，以期真正達到在水冷卻或在水中磨削的耐水作用。 另外紙砂帶對紙基體的厚度的均勻性要求很高，因為這是影響粘結(jié)劑涂層厚度的直接因素。上前我國砂帶用紙基體大部分依賴進口，國產(chǎn)紙的強度、均勻性、耐水性等均達不到砂帶生產(chǎn)的要求。紙砂帶一般用于木材加工的寬砂帶較多。 (3) 復合基 所謂復合基是指紙和布用粘合的辦法復合在一起組成的特殊基體。復合形式有兩種：一種是紙布的復合，用的紙一般為D級或E級紙，布則采用輕型而柔軟的平紋布，一般在布面上涂膠植砂適用于粗粒度的產(chǎn)品，另一種是紙-布-紙復合，即三層復合，也通過粘合的辦法把三者復合在一起，這種基體一般適用于中等粒度產(chǎn)品使用。上前大量使用的是紙布復合前一種復合和方法，而三層復合使用較少。復合基砂帶綜合了布與紙的優(yōu)點，強度大、延伸率小、變形小、耐皺折，磁砂帶耐用度高，磨削效率高，磨削質(zhì)量好等特點。如加工中密度纖維板，用一條復合基砂帶，可連續(xù)使用一周左右時間，這是我國上前耐用度最高的一種砂帶。當前這種砂帶制作較為復雜，接頭要求高，要采用專用結(jié)構(gòu)的設(shè)備來制作這種砂帶。 復合基砂帶以木材加工為主。 (4) 無紡布 無紡布又稱不紡布,西方國家稱纖維.它是用棉質(zhì)纖維或合成纖維經(jīng)梳理而成,無紡布幾乎沒有什么拉力強度,所以不能單獨制作砂帶,而是與其它基體復合在一起制成砂帶,所以這又是另外形式的復合砂帶.用無紡布作砂帶時,是在無紡布上浸以磨料和粘結(jié)劑,經(jīng)干燥固化后制成“無紡研磨布”，再將“無紡研磨布”用粘結(jié)劑粘貼在布基或紙基上，然后制成砂帶。這種砂帶的表面彈性好，具有很好的拋光特性，故常用以金屬表面的研磨和拋光，可以獲得極高的光潔度。國外成卷的不銹鋼板的連續(xù)拋光即用此法。 以上紙、布或復合基等基材是砂帶最用的基材，除了高效強力砂帶磨削拓寬用途之外，涂附磨具還朝專用、精密方向發(fā)展，因此輕型柔軟基材和聚脂透明薄膜基材已相繼問世，特別是適用于汽車、航空、內(nèi)燃機、機器加工等行業(yè)的精密加工，這類產(chǎn)品在中國市場被美國3M公司幾乎全部壟斷。 2. 磨料 磨料是砂帶四大基本要素之一，是砂帶在磨削中的主體。砂帶用磨料從材質(zhì)上來說與固結(jié)磨具是一樣的，在選則磨料時具有與固結(jié)磨具同樣的規(guī)律與原則。但由于砂帶與固結(jié)磨具的砂輪組織上的不一樣和砂輪磨削與砂帶磨削在機理上的差異，所以對磨料的某些物理性能方面有著不同的要求，歸納起來有如下的不同點： （1） 磨料粒度系列不一樣： 涂附磨具用磨料采用P-系列標準，即粒度號前加一個“P”字母。而固結(jié)磨具用F-系列標準，是不一樣的。 （2） 粒度號的設(shè)置不一樣： 涂附磨具P-系列磨料設(shè)了30個粒度號：即P8 、P10 、P12 、P14 、P16 、P20 、P24 、P30 、P36 、P40 、P50 、P60 、P70 、P80 、P100 、P120 、P150 、P180 、P220 及微粉設(shè)P240 、P280 、P320 、P400 、P600 、P800 、P1000 、P1200 、P1500 、P2000 、P2500等 固結(jié)磨具F-系列標準設(shè)了35個粒度號：即4#、5#、6#、7#、8#、10#、12#、14#、16#、20#、22#、24#、30#、36#、40#、46#、54#、60# 、70#、80#、90#、100#、120#、150#、180#、220#.另設(shè)微粉有230至1200號等. (3)粒度組成不一樣 一是涂附磨具用磨料P-系列磨料中各號基本粒含量高,二是粒度群的分布較寬. 以8#磨料為例來說明上述兩個不同點: 粒度組成 含量 類別 粗粒 (不能過7#網(wǎng)) 基本粒 (不能過8#網(wǎng)) 混合粒 (不能過10#網(wǎng)) 細粒 (不能過10#網(wǎng)) 涂附磨具 固結(jié)磨具 42±8 20 86±6 45 98 70 2 12 此外,在涂附磨具的專門用途上,在制造涂附磨具要進行磨料的處理.詳見本篇二、（一）、（B）、7 3. 粘結(jié)劑 粘結(jié)劑是磨料與基體之間的橋梁，是把磨料緊緊粘著于基體上的一種特殊物質(zhì)，所以它即要考慮與基體的附著力，又要保持對磨料的較好把持力，能抵抗在磨削過程來自各方面的沖擊力，保證有極高的磨削比. 砂帶常用的粘結(jié)劑從其性質(zhì)來分有兩類,一種是天然的,如動物膠,包括皮膠、明膠和骨膠.另一種是合成樹脂,最常用的是水溶性酚醛樹脂.這種粘結(jié)劑常使用在底膠、復膠和超涂層的過程中。 粘結(jié)劑的組成比較復雜，除了主料以外，還有許多輔料，以改善主料的某些性能，如填料、固化劑、促進劑、著色劑、表面活性劑以及溶解劑等.根據(jù)不同的用途,不同的樹脂,不同的要求選擇以上這些輔料,使砂帶達到預計的質(zhì)量要求.按照不同粘結(jié)劑的互相搭配,就形成目前砂帶四種類的粘結(jié)劑產(chǎn)品. (1) 全動物膠產(chǎn)品:代號為G/G. 底膠及復膠全部采用動物膠.這種產(chǎn)品的成本低,制造簡單.但由于動物膠粘結(jié)性差,不耐熱,不耐潮,是一種檔次比較低的產(chǎn)品,常用于一般的木器和輕金屬的研磨和拋光以及半手工的加工方式. (2)半樹脂粘結(jié)劑產(chǎn)品:代號:R/G. 以動物膠為底膠,樹脂膠為復膠的一種產(chǎn)品,改進了動物膠產(chǎn)品粘結(jié)性差不耐熱不耐潮的缺點.因而一方面保持了價格低廉(比動物膠略貴)和性能柔軟的特點,另一方面又提高了抗潮和耐磨的性能.這種產(chǎn)品主要用于卷輥式機械磨削加工,更多的是制成各種砂帶在木材加工中使用,也用于皮革、塑料、橡膠等非金屬材料的拋光和精磨.國外有些復合基砂帶,也是用半樹脂粘結(jié)劑制作的,半樹脂砂帶在國外占有很大的比重,它是一種物美價廉而又比較通用的產(chǎn)品。 (3)全樹脂粘結(jié)劑產(chǎn)品:代號為R/R 此類產(chǎn)品的底膠與復膠全是樹脂粘結(jié)劑制成的,常用的是水溶性酚醛樹脂,它的粘結(jié)性和耐熱性較好,是目前砂帶制造過程中常用的一種粘結(jié)劑,用中型布和重型布基可制成性能極好的砂帶,對難加工材料、強力磨削和重負荷磨削是一種理想的選擇，例如國外采用鋯剛玉為磨料，磨削不銹鋼鑄件的強力磨砂帶就是用全樹脂制成的。全樹脂砂帶是一種高檔產(chǎn)品，它對木材、難加工金屬材料均有較好的磨削效果，是一種用途較廣的砂帶.這里特別指出這類產(chǎn)品雖然是標明是耐水的,但仍只限于干磨或者在油類配制的冷卻劑中磨削,因為雖然有一定的耐水性,但這種產(chǎn)品都未進行特殊防水處理,所以一旦在有水的條件下長期作業(yè),會因為吸水膨脹而導致產(chǎn)品的磨削性能下降,因此這種產(chǎn)品雖然具有抗潮的能力,而不能作為耐水產(chǎn)品來對待.全樹脂產(chǎn)品要比動物膠、半樹脂產(chǎn)品抗潮性要好。 (4)耐水產(chǎn)品,代號為WP. 這種產(chǎn)品除了底膠與復膠均用耐水的合成樹脂外,基體也必須經(jīng)過耐水處理.即所用的原布處理膠有較好的耐水性,便砂帶在水中或者在乳化液中仍能保持良好的磨削性能和較小的砂帶變形.與全樹脂砂帶相比,耐水砂帶更有獨到的耐水性能,所以全樹脂產(chǎn)品不一定是耐水的,而耐水產(chǎn)品必須是耐水的,除了底膠和復膠采用耐水樹脂以外,原布處理的膠也必須是耐水的,這是真正意義上的全樹脂耐水產(chǎn)品.這種產(chǎn)品應(yīng)用于難加工材料及機械零件上的磨削和拋光. 4. 砂帶的結(jié)構(gòu)形式 以材料力學機理上分析,一個物件的整體機械強度是均質(zhì)的,理化性能應(yīng)該是相似的,而從材質(zhì)相同由二個以上單位所組成的物體,其機械強度要不小于整體的機械強度.對于一條砂也是這樣,接頭部位是砂帶在外力作用下最薄弱的環(huán)節(jié).在生產(chǎn)工藝上砂帶的接頭是工藝技術(shù)工作的重點,因為它直接關(guān)系到砂帶的使用.因為要十分考慮到砂帶接頭處的柔性,而且要考慮到接頭處的接頭強度,主要是接頭抗拉強度,即在接頭處在接觸輪或壓板上所受到的沖擊,便工件留下周期性的磨削振動而產(chǎn)生的振紋,直至發(fā)生斷裂.在接頭時所所采用的接頭膠粘結(jié)不牢或因熱對介質(zhì)產(chǎn)生的敏感,也可能因此失效而斷裂.因此砂帶接頭必須具備如下性能: 抗斷裂性.即抗拉強度和抗剪切強度; 高的耐熱性和耐介質(zhì)的浸濁能力; 接頭處的厚度與非接頭處的相差不大,或有負公差時(接頭處比非接頭處低)保持必須的機械強度.特別是細粒度砂帶更應(yīng)注意它的機械強度. 對接頭質(zhì)量的評價主要用兩項指標,即強度和厚度.接頭強度主要取決于接頭膠的質(zhì)量及接頭工藝,同時基體本身的強度也有一定的影響.接頭厚度與接頭厚度的允差必須視膠的質(zhì)量與基材的質(zhì)量而定,特別是有負公差要求時更應(yīng)慎重.接頭的形式?jīng)Q定了砂帶的結(jié)構(gòu)形式.砂帶的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種. (1) 無接頭砂帶 無接頭砂帶是采用筒布為基體,經(jīng)過原布處理、涂膠、植砂、固化等一系列工序后，所制成的一種沒接頭的砂帶。 這種砂帶是早期產(chǎn)品，時到今日，只有在日本及我國（包括臺灣在內(nèi)）仍保留著這種產(chǎn)品，有少量的產(chǎn)品.由于這種砂帶所用筒布基體,生產(chǎn)設(shè)備與工藝的限制,不能滿足當前市場上眾多規(guī)格,特別是寬砂帶的要求,而且生產(chǎn)效率較底,工藝復雜,所以在近代砂帶生產(chǎn)展中被淘汰,而被有接頭的砂帶所取代. (2) 接頭砂帶 在控國內(nèi)外砂帶標準中“砂帶”一詞，實際上是指接頭砂帶。 有接頭砂帶又分搭接接頭和對接接頭兩大類，從過去的搭接為主轉(zhuǎn)為對接為主的接頭。歐美砂帶對接占75%以上，對接砂帶的最大優(yōu)點是避免搭接砂帶使用時規(guī)定的方向性. 1/.搭接法砂帶: 搭接法是兩個接頭處,根據(jù)確定的寬度要求,分別磨成傾斜邊涂以接頭膠后,互相疊合壓合而成.疊合后的厚度即接頭厚度不能大于非接頭厚度的0.1mm,接頭寬度根據(jù)砂帶的大小寬窄從8-15MM之間進行調(diào)整,接頭角度在45°-85°的范圍內(nèi)調(diào)整,一般窄砂帶取用較小的接頭角,這樣可以增加搭接面積,從而提高搭接強度.寬砂帶一般選用較大的接頭角,便于接頭操作.這種接頭方法因前在國內(nèi)外被廣范的采用,無論是布基和紙基乃至于復合基均可采用. 2/.對接法砂帶 對接砂帶是將兩個接頭邊對拼后砂面或布基面墊以一條襯墊材料經(jīng)壓合后制成的砂帶.在接頭前,先將兩個接頭邊的正面(砂面)或背面(布面或紙面)進行磨邊,磨去厚度與接頭墊襯的厚度相當,這樣保證接頭厚度與非接頭厚度相當,在用戶需要時接頭厚度還薄于非接頭厚度(負公差).接頭的墊襯材料是一種增強的聚脂薄膜,這種薄膜不但強度高而且延伸率極小.接頭的角度是根據(jù)聚脂薄膜中增強纖維的取向來定的,增強纖維取向角度又是根據(jù)砂帶接頭角度450-850范圍內(nèi)選定的. 對接也是一種應(yīng)用較廣泛的一種接頭方法,它比搭接法在工藝上要簡單,當前我國對接法的高強度聚脂薄膜全依賴于進口,所在在使用上受到了很大的影響. 合生生公司從美國AND公司進口的薄膜分黃、紅、白、蘭、綠五種顏色的接頭薄膜，具有特定技術(shù)性能，該公司可以生產(chǎn)不同的取向角度，也可以生產(chǎn)和供應(yīng)不分角度的薄膜，每種色澤的薄膜標明了各自薄膜厚度，在500N時的抗拉強度（N/scm）各適用范圍。 對接法又分兩種形式：一種是一般對邊對接，即兩接邊的直接拼合（合生生稱平口接），另一種是S形對接，即將兩接頭加工成S形的邊，然后兩個S形邊緣向齒輪一樣互相咬合在一起，加上墊襯聚脂薄膜后壓合成砂帶（合生生公司稱正弦對接） 合甡公司各種對接代號的說明 接頭代號 接頭代號的含義 磨 邊 工 藝 要 求 VS11 S形對接 砂帶布基接頭 將背面的布基漿料磨掉，但不能磨斷砂線，不能出現(xiàn)燒傷和玻璃狀. VS21 S形接頭 砂帶砂面接頭 用金剛石砂輪將砂面磨去，并磨去部分粘結(jié)劑層，然后在砂面上接頭. VS31 S形對接 砂帶砂面磨掉， 背面接頭 先磨去背面漿料應(yīng)露出布基，但不能割斷砂線，不能出現(xiàn)燒傷和玻璃狀，再磨砂面的磨料，在背面接頭. VZ11 VZ21 VZ31 平口對接砂帶 11、21、31與VS11 、21、31含義相同 先將砂布塊切成斜邊（非S形），其余按以上11-31磨邊方式和接頭方式對接. (3) 嵌接法: 嵌接法是對接法的另一種形式,從形式上看很相似,其不同點在于所用的襯墊材料的材質(zhì)和形式不一樣,另外嵌接法是適用于基體材料特別厚的砂帶,正因為基體特別厚所以用搭接法和對接法是難以完成的.嵌接法所用的襯底材料強度是很高的材料、其基體基本相等的一種塑料材料,它是把襯底材料邊緣和砂帶接頭邊緣都加工成同角度的斜面,并涂以接頭膠,經(jīng)壓合嵌接成為砂帶.這種方法一般使用于特厚的砂帶如復合基砂帶. (4) 單接頭與多接頭砂帶 單接頭砂帶:當砂帶的寬度不超過砂布(紙)大卷的幅面寬度,則一般采用單接頭的方法,可用以上搭接和對接. 多接頭砂帶:當砂帶的寬度超過砂布(紙)卷的幅面寬度,就需要采用多接頭的方法來制作砂帶.所謂多接頭砂帶是指一條砂帶上出現(xiàn)二個或二個以上接頭時稱多接頭砂帶.多接頭砂帶的出現(xiàn)是砂帶制作技術(shù)上的一次新的突破,便有限的砂布(紙)的幅面寬度,可以制成比砂布(紙)卷幅面寬幾倍的寬砂帶,從而解決了窄的生產(chǎn)設(shè)備制作寬砂帶的難題. 多接頭砂帶的制作程序是:第一部根據(jù)長、寬尺寸和砂布大卷的幅面寬度按照多接頭砂帶的數(shù)學計算公式，計算出應(yīng)有多少個平行四邊形塊組成砂帶和每一個平行四邊形的具體尺寸.第二步裁取平行四邊形塊。第三步在兩個平行四邊形的兩個上下邊進行磨邊.第四步依次將若干個平行四邊形搭接成一個寬砂帶. (5) 螺旋形接頭砂帶 螺旋形砂帶與多接頭砂帶具有同樣的功能,即把比較窄的砂帶(布和紙)幅面接成寬于寬于幅面數(shù)倍的砂帶,但與多接頭砂帶的接頭方式是有所不同的.螺旋形接頭砂帶是由兩個部分組成,即襯底和砂布組成,它是螺旋形卷繞把襯底與砂布結(jié)合在一起制成一條任意寬度的砂帶.在砂帶的表面上有一條螺旋形的接縫,所以稱為螺旋形接頭砂帶.這種砂帶由于有雙層組織,所以強度高,延伸率極小,具有很好的磨削性能.但這種砂帶所使用的接頭設(shè)備是比較復雜的,工藝上的難度較大,所以這種砂帶應(yīng)用起來并不普遍. 關(guān)于植砂方法與植砂密度雖然是砂帶大卷制造上很重要的一個程序,植砂采用什么方法和植砂的密度控制與磨削密切相關(guān),又是砂帶基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的間接相關(guān)的因素,因此,此處有必要闡述一下. 植砂的方法在砂帶制造加以闡述.植砂分密植砂、半密植砂與稀植砂三種。所謂植砂系指將磨料植于砂帶上的一種工序，植砂密度是指在每平方米的砂布（紙）上植入磨料的重量。植砂密度的稀密與磨削有密切的關(guān)系. a. 密植砂:指每平方米砂布(紙)塊上所植入的磨料很密.絕大多數(shù)磨削領(lǐng)域中均采用密植砂.除了有特殊要求處,應(yīng)盡量提高植砂密度.因為磨料是在磨削過程中起磨削作用的主要材料,因此如不發(fā)生阻塞,應(yīng)積極延長磨料在砂帶上的壽命,這對使用者來說也地這樣想的,這樣有利于磨削加工的加工效益和經(jīng)濟效益. b. 半密植砂:所謂半密植砂顧名思義比密植砂所植的磨料要稀,對于磨削中怕熱或一些被磨材料怕阻塞情況適用. c. 稀植砂:是指比半密植砂所植的磨料還要少.如加工軟材料,如松香量比較高的木材、橡膠制品、鋁及鋁合金、銅及銅合金、皮革等比較適用. 用稀植砂解決磨削中的阻塞之外,還可以將砂帶磨料層上涂上一層特殊的物質(zhì),以增加在磨削過程中抗阻塞的作用,并保持良好的磨削與拋光功能.這種砂帶特別是細粒度中使用較廣,即超涂層砂帶. (三) 砂帶的制作 制作砂帶一般包括原布處理、大卷制造、大卷的后處理和轉(zhuǎn)換等四個過程。合生生公司系砂帶精加工的轉(zhuǎn)換生產(chǎn)，前三個過程系承包方完成.現(xiàn)將這四個過程分述如下: 1. 原布處理 砂帶使用的基體有布、紙和復合基.紙除耐水紙外一般是不需要處理的,復合基是屬于紙與布的復合,有時在分供方處直接采購,或者在砂帶生產(chǎn)廠的原布處理線上或大卷制造線上完成.這里辦說明布基處理刮毛、燒毛、脫臘、染色、浸漬刮漿、拉伸、壓光等主要工序，根據(jù)不同的要求選定不同的工序 (1) 刮毛、燒毛 刮毛、燒毛是去除原布表面的棉絨、棉結(jié)、雜質(zhì)等缺陷，通過一種螺旋形的刮刀，把坯布表面刮凈，然后經(jīng)過高溫火焰燒掉坯布表面的毛絨，便坯布表面光潔平整. (2) 退漿脫脂 退漿脫脂是除去棉紗條干上的漿料和棉纖維中的臘質(zhì),它是通過堿液的浸泡來清除的,退漿和脫脂后的棉布,易于漿料的吸收和滲透. (3) 染色浸漬和刮漿 由于砂帶對基體色澤的要求比較低,所以染色、浸漬與刮漿合在一起進行，即把染色用的染料直接浸漬和加入漿料之中，以達到染色的目的。耐水產(chǎn)品的處理，必須用樹脂料來浸漬，而一般非耐水產(chǎn)品，則用動物膠來浸漬. (4) 拉伸 拉伸包括縱向和橫向拉伸向,縱向拉伸拉掉一部分的延伸率和減少成品的延伸.橫向拉伸有定型和拉幅作用,保證處理后的布幅寬度控制在一定的范圍之內(nèi). (5) 壓光 壓光是原布處理的最后工序,目的在于使布既平整又光滑,對涂膠的均勻一致起了保證作用. 2. 大卷制造 大卷制造包括商標印刷、涂膠、植砂、復膠、干燥等主要工序，這些工序均在一條生產(chǎn)線上完成，它是一條聯(lián)動作業(yè)的生產(chǎn)線. (1) 商標印刷:此工序系完成在布基或紙基背面印刷工廠商標、磨料粒度、型號及有關(guān)工廠的規(guī)定，印刷必須清晰、清楚、美觀及便于用戶識辨產(chǎn)品的有關(guān)數(shù)據(jù)，例如采用搭接時的使用砂帶的方向等. (2) 涂膠:包括涂底膠與復涂,如上涂量(底膠與復膠)植砂量在近代生產(chǎn)線上均采用自動掃描并將其信息反饋到自動調(diào)整控制裝置。以前許多大企業(yè)都采用β-射線穿透式測量，但其穩(wěn)定性、安全性和精確度差，近期一些著名的涂附磨具企業(yè)里已作了較大的技術(shù)改造，成功地采用了美國NDK公司的γ-射線式線上測量，其測量精度在0.25mm測量誤差±0.25%,測量精度及穩(wěn)定性、安全性均較以前測量系統(tǒng)優(yōu)越，再配以觸摸式監(jiān)控顯示和自動反饋控制，加上干燥線上溫度自動控制，形成完整的涂附磨具測量質(zhì)控系統(tǒng)，可以保證每批產(chǎn)品的穩(wěn)定質(zhì)量. 底膠和復膠在生產(chǎn)上其厚度是通過兩個對輥之間的間隙控制來實施的. (3) 植砂: 植砂有兩種方法,一種是重力植砂,另一種是靜電植砂.重力植砂是靠磨料自身重力植砂膠層上面,所以磨料在膠層上的排列比較雜亂,沒有一定的方向性.靜電植砂是領(lǐng)先靜電磁場電力把磨料吸極化后吸引到膠層上,因而磨料的排列有序,而且磨料的棱角和尖端朝外,顯得十分有利,由于磨料的軸線方向必然與基體構(gòu)成一定的角度,基體表面磨料的取向形成鋸齒一樣的結(jié)構(gòu),因此磨料在砂帶表面能充分這一最好的效果,磨削能力必然會增強.由于靜電植砂對粗粒度(40#以粗)并不適用,所以這部分的磨料要用重力植砂來完成. (4) 干燥:大卷在植砂必須要進行干燥.干燥設(shè)備有全封閉干燥和具有調(diào)濕功能的封閉干燥的特點.全封閉干燥應(yīng)干燥溫度高、時間長，為了擴散熱的減少和熱量循環(huán)充分使用提高熱的效率，有害廢氣的集中處理減少環(huán)境污染采用全封閉干燥的形式有利于砂帶的生產(chǎn)，而且一般都有千米以上的容量，有利于樹脂膠干燥溫度干和時間長的特點。帶有調(diào)濕功能的干燥設(shè)備，是使砂帶在高溫和長時間烘烤物理水分損失而導致砂布發(fā)脆的弊病，所在砂布的引出區(qū)域內(nèi)增加增濕裝置，使砂布的含水量與常態(tài)保持平衡，因此砂布在干燥工序上應(yīng)有這種功能的設(shè)備。 3. 大卷的后處理 砂布從干燥室卷出之后，要經(jīng)過一系列的處理后才能進入轉(zhuǎn)換工序。大卷的后自理包括后固化、存放、增濕、柔曲等。經(jīng)過這些處理工序，砂布（紙）的性能與質(zhì)量才能達到預定的目標。 （1） 后固化。從干燥室轉(zhuǎn)出的大卷砂布（紙），由于干燥室中的溫度較低，時間較短，只是完成了預固化的階段磨料達到了定位，但從酚醛樹脂固化反應(yīng)來說，只是達到了B階段，如完全真正的固化，還需要更高的溫度和時間，才能變成不溶不熔的C階段的樹脂，其質(zhì)量才能得到理想的效果。 （2） 存放。大卷經(jīng)過幾小時高溫固化后，酚醛樹脂粘結(jié)劑在發(fā)生固化反應(yīng)時，由于高分子鏈上形成交鏈的不對稱性，因此產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力的不平衡，形成所謂“內(nèi)反應(yīng)力”引起砂布表面變形凹凸不平或者扭曲。這種缺陷，經(jīng)過一定時間存放后，這種內(nèi)應(yīng)辦會慢慢的自行消失，砂布表面變行平整挺刮，大卷的存放最好在恒溫恒濕的倉庫中，存放效果更會好。 （3） 增濕。 無論是砂布卷或砂紙卷，在常態(tài)下必須含有一定的物理水份，當這種水份損失到一定程度時，砂布或砂紙就要發(fā)脆。大卷砂布在固化爐時間的高溫烘烤，水份的損失也比較之嚴重，產(chǎn)生一定的脆性，所以通過增濕來恢復砂布中所含的水份，提高砂布的柔性和韌性。 （4） 柔曲 砂帶又稱柔性磨具。為要達到柔性，一是選用基體材料和粘結(jié)劑均是柔性較好的材料，則制成產(chǎn)品本身很柔軟，這種產(chǎn)品不需要進行柔曲，這是比較困難的事情，二是進行柔曲。為了要對付難磨材料，大磨削量加工和重負荷磨削必須選用厚度和重量較大的基體，粘結(jié)強度大、耐熱性高的熱固性樹脂，這樣本身的柔性就會改善，但總體上砂帶是柔軟而從微觀上仍是堅硬的，這就是機械柔曲要完成的任務(wù)。機械柔曲的作用，簡單地說，是使砂帶表面產(chǎn)生微小的小裂紋，從而獲得整條砂帶的柔軟。 4.轉(zhuǎn)換 所謂轉(zhuǎn)換是指將砂布大卷轉(zhuǎn)換成砂帶或盤狀、頁狀以及其它形狀的產(chǎn)品的過程，單就砂帶來說，包括以下幾項轉(zhuǎn)換工序. 合生生公司生產(chǎn)車間對砂帶的轉(zhuǎn)換與二砂和上砂的工序相同,按以下的工序進行,工藝流程如下頁所示: (四) 砂帶在使用過程中易發(fā)生的問題與保管注意事項 砂帶在使用過程中易發(fā)生的缺陷可分為兩類：一是磨具本身質(zhì)量不好，二是使用不當，選擇不對路或設(shè)備上的故障引起的問題.具體問題應(yīng)作具體分析，采取相應(yīng)的措施. 1. 砂帶發(fā)脆 當加工一些型面、彎曲或凹凸的工件時，往往希望砂帶十分柔軟，以便使用.砂帶十分脆硬時,容易使磨具的效果不理想.砂帶發(fā)脆的原因,除了柔曲不好,再就是氣候過于干燥.解決的辦法是,砂帶便用前,盡量不開包,避免過度干燥,有條件的話宜放在15-200C,相對濕度在50-60%的環(huán)境之中,砂帶就不太脆.若沒有上述的存放條件時,在使用前短時間放在濕度較大的地方,并盡量將砂帶攤開,以增加與潮濕空氣接觸的機會,一般,一天左右即可恢復一定的柔性.如有條件的場合,還可以用柔曲的方法也可達到柔軟的目的.方法是把砂帶的布基面斜面放在鋼板上,上下往返柔搓,一個方向柔搓完,將砂帶的另一個方向用相同的方法上下柔搓完畢,也可達到柔軟的目的.當然在生產(chǎn)砂帶大卷已進行了機械柔曲,這種方法只是作臨時性的補救. (2) 砂帶太軟 這個問題一般都發(fā)生在動物膠的砂帶上特別是雨季,動物膠容易吸潮而發(fā)軟發(fā)粘.因此,在雨季或潮濕的在地區(qū)應(yīng)選用半樹脂或全樹脂粘結(jié)劑生產(chǎn)的砂帶.對動物膠的砂帶不宜過早折開砂帶包裝物,以避免過度吸潮.如有條件時,再受過潮動物膠再涼干或烘干亦可,但溫度不宜過高,以免膠層起泡或焦化. (3) 磨料容易鈍,但不脫落 砂帶磨削時,若接觸輪太軟,則容易出現(xiàn)砂面的磨料雖不脫落但不鋒利的狀況.如有這種情況的發(fā)生,,應(yīng)該增加磨削的壓力或更換較硬的接觸輪或更換齒輪較寬的接觸輪或者更換小直徑的接觸輪,或者降低砂帶的線速度等等,則可以解決砂面不鋒利的狀況. (4) 容易脫砂,基底外露 這主要是磨粒粘結(jié)不牢,應(yīng)更換砂帶.或者選用較軟的接觸輪或較大直徑的接觸輪,以增大砂帶的曲率半 |
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