1金剛石砂帶的分類(lèi)

　　隨著行業(yè)的發(fā)展，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，對(duì)柔性超硬的材料需求也來(lái)越大，同時(shí)要求也越來(lái)越嚴(yán)。在成熟的工藝經(jīng)驗(yàn)條件下如何不斷的創(chuàng)新，以適應(yīng)日趨復(fù)雜的加工工藝以及苛刻的使用環(huán)境，是我們?cè)诂F(xiàn)今和將來(lái)需要不斷提升的方向和目標(biāo)，也是我們一起共同探討，共同進(jìn)步的議題。

圣疊砂帶,寬砂帶,鋯剛玉砂帶,碳化硅砂帶,堆積磨料砂帶,陶瓷磨料砂帶,棕剛玉砂帶

　　為了滿(mǎn)足日新月異的要求，歐美以及國(guó)內(nèi)都先后開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品，下面是瑞士 KGS公司精密工具部門(mén)開(kāi)發(fā)出的不同系列型號(hào)的金剛石砂帶涂覆產(chǎn)品，以及主要的分類(lèi)，見(jiàn)圖 1。

　　1.1按結(jié)合劑分類(lèi)

　　1.1.1金屬鎳電鍍形式；

　　1.1.2軟樹(shù)脂結(jié)合形式；

　　1.1.3硬樹(shù)脂結(jié)合形式；

圖1 KGS公司的主要涂覆應(yīng)用圖案

　　1.2按圖案分類(lèi)及特點(diǎn)

　　1.2.1 Telum箭鎖圖案，特點(diǎn)是鋒利耐用；

　　1.2.2 Flexis圓點(diǎn)圖案，特點(diǎn)是柔軟；

　　1.2.3 Swiflex波浪形，特點(diǎn)是鋒利經(jīng)濟(jì)；

　　1.2.4 Telum CH十字，特點(diǎn)是可干濕磨；

　　1.2.5 SDA方格，特點(diǎn)是可干濕磨、經(jīng)濟(jì)；

　　1.3按背基材料分類(lèi)及特點(diǎn)

　　1.3.1 BP背基，特點(diǎn)是基材比較厚，適合重型磨削；

　　1.3.2 BPG背基，特點(diǎn)是基材相對(duì)較薄，可滿(mǎn)足 3D形狀重型磨削；

　　1.3.3 BPR背基，特點(diǎn)是基材柔軟；

　　1.3.4 FSB背基，特點(diǎn)是基材超柔軟；

　　1.3.5 BYW背基，特點(diǎn)是基材耐溫性好，更適合干磨；

　　1.3.6 QRS背基，特點(diǎn)是可快速更換拆裝；

　　1.4 按照磨料目數(shù)分類(lèi)

　　根據(jù)不同顏色對(duì)不同的目數(shù)進(jìn)行區(qū)分，見(jiàn)圖 2.

圖 2 KGS公司的目數(shù)及顏色對(duì)應(yīng)分類(lèi)

　　1.5按照其他形式分類(lèi)

　　還有按磨料類(lèi)型、接口形式、植入深度等細(xì)分

　　2金剛石砂帶的固結(jié)形式以及特點(diǎn)分析

　　2.1 固結(jié)形式分類(lèi)

　　2.1.1 電鍍形式，見(jiàn)圖3；

圖 3 電鍍固結(jié)圖示

　　2.1.2軟樹(shù)脂形式，見(jiàn)圖4；

圖 4 軟樹(shù)脂固結(jié)圖示

　　2.1.3硬樹(shù)脂形式，見(jiàn)圖5；

圖 5 硬樹(shù)脂固結(jié)圖示

　　2.2 不同固結(jié)形式的特性

　　2.2.1電鍍形式 

　　金剛石顆粒通過(guò)電鍍鎳固結(jié)在要求的涂覆圖案上，柔軟性好，形成整齊一致的尖銳磨料層，具有非常強(qiáng)的磨削力，不同的植埋深度，可滿(mǎn)足鋒利度和重型磨削的要求；而使用過(guò)程如果操作不當(dāng)，很容易造成金剛石顆粒的鈍化，見(jiàn)圖 6；由于電鍍形式的金剛石研磨料層只有單層，防止金剛石的鈍化就更顯得尤為重要。

圖6 金剛石顆粒鈍化過(guò)程圖示

圣疊砂帶,寬砂帶,鋯剛玉砂帶,碳化硅砂帶,堆積磨料砂帶,陶瓷磨料砂帶,棕剛玉砂帶

　　可導(dǎo)致電鍍金剛石砂帶鈍化的原因：

　　2.2.1.1 接觸壓力不夠或者砂帶線速度過(guò)低導(dǎo)致金剛石晶體的韌部無(wú)法破碎而鈍化；

　　2.2.1.2 在打磨韌性金屬時(shí)因產(chǎn)生熱量過(guò)大導(dǎo)致金剛石切割點(diǎn)碳化。

　　車(chē)間操作員必須有意識(shí)的避免電鍍金剛石砂帶的鈍化問(wèn)題，從而降低電鍍砂帶的使用成本。

　　2.2.2 軟樹(shù)脂形式

　　軟樹(shù)脂的柔軟度好，涂覆的圖案也能彎折，能夠更好的貼合工件表面，拋光性能更為優(yōu)越；由于該類(lèi)樹(shù)脂較軟，耗損也先對(duì)較快，耐溫性較差，因此不適宜制作成粗號(hào)的砂帶；同時(shí)該形式固結(jié)的砂帶必須采用濕磨，這也在一定條件下限制了其使用場(chǎng)合。

　　2.2.3 硬樹(shù)脂形式

　　硬樹(shù)脂的耐磨性相對(duì)軟樹(shù)脂有明顯的提升，同時(shí)耐溫性更好，因此填補(bǔ)金剛石砂帶干磨的應(yīng)用空缺，很好的滿(mǎn)足了一些防水防油的產(chǎn)品加工要求；更厚更開(kāi)放的樹(shù)脂磨料層也使砂帶可以制作成各種不同的目數(shù)，形成粗磨-細(xì)磨-拋光的系統(tǒng)應(yīng)用，但相對(duì)柔軟性較差，適合較大曲徑的輥件。

　　2.3 電鍍砂帶和樹(shù)脂砂帶的磨削比較

　　3 KGS樹(shù)脂結(jié)合金剛石砂帶的性能測(cè)試

　　為了避免應(yīng)用不當(dāng)而導(dǎo)致的電鍍金剛石砂帶鈍化浪費(fèi)問(wèn)題，瑞士 KGS集團(tuán)針對(duì)精密軋輥加工開(kāi)發(fā)出了 KGS Telum CH 硬樹(shù)脂金剛石砂帶。

　　由于具有多層磨料結(jié)構(gòu)，工作層可以不斷出現(xiàn)新的磨料從而保證穩(wěn)定的切削能力和加工面的連續(xù)一致性，有效克服了電鍍砂帶在干磨時(shí)的不足，和提高了在鏡面拋光階段的拋光效果，尤其在大型軋輥磨拋加工中有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。已在機(jī)械加工發(fā)達(dá)國(guó)家被普遍應(yīng)用。

　　同時(shí) DBS砂帶系統(tǒng)可以完成重型軋輥從粗磨到鏡面拋光的全程作業(yè)，避免了傳統(tǒng)工藝中使用砂輪粗磨，拋光帶精磨的過(guò)程中工藝轉(zhuǎn)換，有效地的大幅的降低加工時(shí)間和節(jié)約成本，被較普遍應(yīng)用于熱噴涂輥加工行業(yè)。

　　3.1 KGS Telum CH 硬樹(shù)脂砂帶應(yīng)用測(cè)試及結(jié)論

　　3.1.1測(cè)試參數(shù)

　　KGS研發(fā)與測(cè)試中心 -荷蘭

　　柔性金剛石砂帶研磨軋輥的應(yīng)用測(cè)試–碳化鎢熱噴涂涂層

　　‐LEHIII/F：可變速刀架磨床，見(jiàn)圖9

圖 9 可變速刀架磨床

　　精細(xì)處理和拋光時(shí)，浮動(dòng)使用。

　　‐砂帶: Size - 2,000 x 50mm

　　‐磨削速度: 42m/s， ( 8,200 SFPM )

　　‐接觸輪: 平整&較硬-硬度為90度 shore A

　　‐冷卻液: 水配合 5%的殼牌麥利達(dá) D輔助砂帶研磨

　　‐HVOF 柱體: 轉(zhuǎn)速為 600rpm，直徑為 50mm

　　‐工件給進(jìn)速度: 0.6 毫米/轉(zhuǎn) ( 360毫米/分或者1.2 SFPM )

　　3.1.2測(cè)試結(jié)果及結(jié)論： 

表 2 測(cè)試結(jié)果及結(jié)論數(shù)據(jù)表

　　‐每次測(cè)試結(jié)果一致

　　‐不僅研磨速度快‐還可以高速拋光

　　‐硬接觸輪可達(dá)到高準(zhǔn)確度

　　‐操作簡(jiǎn)單.

　　‐比磨輪需要給的壓力小

　　‐設(shè)備投資成本低

　　3.2 熱噴涂碳化鎢涂層加工方案推薦

　　3.2.1 涂層研磨拋光原理圖解

　　該過(guò)程推薦基于歐洲常用 HVOF噴涂 WC涂層的參數(shù)，校準(zhǔn)過(guò)的金屬輥基體表面噴涂 250u厚度的碳化鎢涂層，涂層的質(zhì)量控制需要考慮到涂層粉末的質(zhì)量粒度，噴槍的類(lèi)型，機(jī)器人操作還是人工操作。

　　圖 10所示，我們需要從 250u的涂層厚度磨除 100u，保留 150u的厚度并且達(dá)到 Ra0.2u的粗糙度。WC表面初始 Ra值為 8u，Rt約為 70u。因此需要磨除約 70-80u的 WC厚度來(lái)達(dá)到連續(xù)的封閉層。

圖 10 HOVF噴涂碳化鎢軋輥磨削拋光工藝圖示

　　3.2.2 工藝步驟，如表 3

　　第一步：紅色 200目 Telum CH砂帶按照硬接觸設(shè)置從表面經(jīng)過(guò) 3次磨除約 75um的厚度，達(dá)到 Ra值約為 0.6 um。（此過(guò)程的傳統(tǒng)工藝使用砂輪完成）

　　第二步：換用黃色 400目砂帶，采用軟接觸方式經(jīng)過(guò)工件表面 6-8次，磨除約 25um的厚度為止，此時(shí)表面的粗糙度可以達(dá)到 Ra0.2um。如果需要更細(xì)的粗糙度，可以繼續(xù)換用 800-3000目的 Telum CH砂帶，可以達(dá)到 Ra0.02um的鏡面效果。( 此過(guò)程傳統(tǒng)工藝使用薄膜拋光帶完成)

表 3 HOVF噴涂碳化鎢軋輥磨削加工工藝步驟表

　　4金剛石砂帶及轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的應(yīng)用案例

　　4.1 碳化鎢扎輥 - 鋼鐵廠金屬薄片領(lǐng)域

　　該領(lǐng)域通常需要相對(duì)粗的表面粗糙度，比如 Ra3.0u甚至 Ra4.2u。此類(lèi)輥略微帶有錐形 ,通常采用金剛石砂輪的話需要 8小時(shí)完成磨拋。超級(jí)砂帶系統(tǒng)和傳統(tǒng)金剛石砂帶只需要不到一小時(shí)便可以完成工作,包括安裝過(guò)程到達(dá)到后的效果。相比之下可以很大程度上降低生產(chǎn)時(shí)間，電耗和環(huán)境污染。

　　4.2液壓油桿-陶瓷活塞桿拋光/鉻層翻新

　　翻新和校準(zhǔn)過(guò)程可用粗糙砂帶和高硬度的支撐輪完成；拋光工序采用車(chē)床所支持的浮動(dòng)砂帶磨頭，配合精細(xì)砂帶來(lái)完成；通常液壓桿可以通過(guò)表面輕度翻新 3次才做報(bào)廢；相比于普通鍍鉻活塞桿，陶瓷活塞桿的推出和應(yīng)用更使其使用壽命提高至 5-6倍以上。

　　4.3螺桿泵轉(zhuǎn)子-鉻層/涂層拋光翻新

　　螺桿泵轉(zhuǎn)子由于形狀不規(guī)則，表面噴涂或者電鍍了耐磨耐腐蝕材料的，通過(guò)使用超柔韌的金剛石砂帶可以高效快速的實(shí)現(xiàn)新工件的拋光和舊工件的翻新。

　　4.4 擠出機(jī)合金螺桿-鉻層/涂層拋光翻新

　　隨著擠壓的材料多樣化，對(duì)工藝要求和穩(wěn)定性要求也逐步提升，因此對(duì)擠壓螺桿的耐磨性也更加嚴(yán)格，而噴涂碳化鎢合金涂層的應(yīng)用也正是順應(yīng)了發(fā)展的需求，金剛石砂帶也發(fā)揮出了其柔性磨削的優(yōu)越性能。

　　5. 總結(jié)以及前景展望

　　5.1柔性金剛石砂帶以及其轉(zhuǎn)換產(chǎn)品在歐洲的發(fā)展已經(jīng)有 25年以上的歷史，經(jīng)歷了從單層電鍍金剛石砂帶到多層的樹(shù)脂金剛石砂帶，從濕磨砂帶到干濕兩用砂帶的發(fā)展。

　　5.2加工對(duì)象的不同，和加工環(huán)境的不同，對(duì)砂帶的性能提出不同的要求。因此歐洲砂帶生產(chǎn)商KGS可以提供的標(biāo)準(zhǔn)砂帶種類(lèi)有 20多種，完成了從提供加工工具到提供加工方案的轉(zhuǎn)變。

　　5.3隨著人們對(duì)環(huán)境污染、加工效率、綜合成本的越發(fā)重視，以及耐磨、耐熱、耐腐蝕等難加工材料的越發(fā)廣泛和多樣化的應(yīng)用，柔性金剛石砂帶和其轉(zhuǎn)換工具的剛性需求將會(huì)日趨加大。

　　5.4中國(guó)的熱噴涂水平正在高速發(fā)展與國(guó)際接軌，超硬涂層的磨拋方案是噴涂后的關(guān)鍵加工工序。市場(chǎng)對(duì)砂帶加工的需求從需要工具轉(zhuǎn)變?yōu)樯皫Х桨浮?/span>