对在金属平面加工中推广砂带磨削应用的讨论_砂带磨削加工机理
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对在金属平面加工中推广砂带磨削应用的讨论
随着涂附磨具的日益完善和现代金属加工业的飞速发展，砂带平面磨床鉴于具有加工大尺寸工件、应用范围广、适应性强、操作安全方便、加工精度高、高效节能、降低粉尘污染等优点，已经广泛应用于当今工业界的各行各业，尤其宽幅面砂带平面磨床正以其独特的加工特点，冲击着铣、刨等传统的加工技术，应该加大其在金属平面加工中的推广力度。（注：对于宽幅面的定义，业界也没有严格意义上的标准规定，笔者自定义为加工宽度等于或大于400mm的砂带磨床称宽幅面砂带平面磨床。）
下面，笔者从几个方面分析一下砂带磨削在金属平面加工中的应用推广状况。
一、目前在金属平面加工中应用砂带磨削的概况
从金属平面加工的工艺分析，砂带磨削目前主要有以下四个方面的应用：
1.1大平面金属板材表面的去余量加工
此类砂带平面磨床为重型定厚强力磨削类型，主要针对金属中厚板材的去余量加工，在消除板材表面的氧化皮、电镀层、锈蚀等因素的同时，还要保证板材的厚度精度和表面粗糙度。
此类砂带平面磨床一般为重型湿式加工方式，送料驱动结构必须功率大，结构敦实可靠才行，可采用龙门铣的送料结构，或采用辊式送料，而且上下送料辊为双动力夹送为宜。
意大利IMEAS公司代表世界重型砂带平面磨床的顶级水平，另外生产的公
司还有美国的Timesaver公司和美国的ACME公司 等。（图1为美国Timesaver 公司制作的重型龙门砂带磨床）
图1 1.2 金属板材表面的精细磨削及抛光
此类砂带平面磨床追求的是工件表面良好的粗糙度，同时要消除金属
板材表面的缺陷（砂眼、凹坑、划伤、粘结物等），磨削掉机加工工件所
留下的刀痕和毛刺，保证达到工件的厚度精度要求。
随着砂带和砂带磨床制作质量的提高，砂带平面磨床已跨入高效、强力、精密和超精密加工的行列，其在金属加工各行各业的应用已无处不在，加工工件的厚度公差可达±0.015mm，表面粗糙度Ra可达0.04μm。
此类砂带平面磨床根据不同金属工件的加工工艺要求分为干式和湿式
两种加工方式，工件的送料方式一般为带式驱动。送料输送台通常采用刚
性强、平面度高的铸件或花岗岩，以保证工件的加工精度。
德国的steelmaster、德国的Weber、美国的timesaver、意大利的costa 等公司是世界上生产精细砂带平面磨床比较知名的公司。（图2为德国 steelmaster公司干式和湿式系列精细砂带平面磨床）
图2
1.3 金属平板和卷板的磨砂、拉丝及抛光
（注：所谓磨砂的概念即为装饰板材的精细磨削，是市场上客户的定
义，例如经过砂带磨削过的不锈钢表面称为“磨砂面”）
此类砂带平面磨床主要追求的是金属板材表面加工后的丝纹效果，板材经此加工后，会呈现自然的金属光泽，而且表面不易划伤。有的金属
板材加工的目的是拉毛表面，以利于下道涂装工序。有的热轧钢带的磨砂
处理是为了改善热轧钢带板型，消除板面缺陷和去除氧化皮等工艺目的。
此类砂带平面磨床有砂带磨砂单元、砂带拉丝单元、无纺布辊拉丝单元等组成，分为干式加工和湿式加工两种方式。砂带磨砂单元可形成短丝（又称NO.4或雪花丝），砂带拉丝单元可形成长丝（又称HL）, 无纺布辊拉丝单元也是形成长丝（又称SB纹），不同单元的组合又可以形成混合丝纹，细的磨料的砂带和无纺布拉丝辊可对板材进行抛光。
由于宽幅面砂带及无纺布拉丝辊在整个宽度上都能够最大限度的与板面相适应，故金属板材表面非常适合于砂带的连续磨砂、拉丝和抛光，被加工的板材通常作为装饰板材广泛用于不锈钢橱具、电梯行业、电子行业、防盗门、食品机械、医疗机械、化工机械、建筑装潢业、汽车及飞机制造业等。
意大利IMEAS公司、德国的BREUER公司、美国的timesaver公司是此类砂带平面磨床的典型代表。（图3为意大利IMEAS公司的不锈钢卷板磨砂拉丝生产线）
图3
1.4金属剪切件、切割件和冲压件的去毛刺
此类砂带平面磨床追求的是成型板材二次加工后的光滑无毛刺效果。此类砂带平面磨床是砂带磨削单元、辊刷单元、立式盘刷单元等多种加工单元组合组成而成的机床，砂带磨削单元可以去掉板材表面突起而尖锐的毛刺，不同的辊刷单元和立式盘刷单元将工件周边和孔口处的锐边倒钝倒圆，同时还可以将激光、等离子及火焰切割面所形成的氧化皮扫掉。总之，不同加工单元的相互组合可以解决客户不同金属板材的去毛刺需求。随着钝金加工业的高速发展，数控高效的冲床、激光切割机、等离子和火焰切割机、剪扳机所生产的大量的钝金件需要打磨处理，人工打磨成本高、效率低，而高效节能的砂带去毛刺磨床填补了这一空白，其发展潜力和需求是巨大的。德国的ERNST、德国的steelmaster、德国的Weber、美国的timesaver、意大利的costa等公司是世界上生产去毛刺砂带平面磨床比较知名的公司。（图4为德国ERNST公司去毛刺系统）
图4
二、我国目前金属砂带平面磨床产品的概况
2.1 在砂轮平面磨床基础上发展的砂带平面磨床
鉴于常规的砂轮平面磨床无论是在加工效率方面，还是在加工精度方面，抑或是在加工成本方面，都无法与当今的砂带平面磨床相比，所以砂轮平面磨床的生产厂商纷纷开始在砂轮磨床的基础上研制砂带平面磨床。
一种是在普通砂轮平面磨床开发的砂带平面磨床形式，其宽度一般小于400mm，可以为单个磨头，也可以由多个独立的磨头组合而成，磨头的多少由工件的去除量和表面粗糙度的要求而定，其送料方式为带式送料，对于短小工件可以在对应于磨头的输送带底下加上电磁吸铁，这类磨床的加工对象多为刀剪产品和五金平板类工件。在国内新乡特种机床制造有限公司开发的比较早，引进日本电友株式会社的全套技术，结合我国具体情况开发设计而成，另外生产的公司还有浙江中星机械科技有限公司和广东阳江国浩机械制造有限公司等。（图5为台湾倢锋机械有限公司的五磨头砂带磨床）
图5 另一种形式是在龙门砂轮磨床的基础上开发的砂带平面磨床，可以加工宽度大和重量大的金属板材。（图6为重庆三磨海达磨床有限公司生产的砂带平面磨床）
图6
目前，在砂轮磨床上发展砂带磨床，其外圆砂带磨床的开发占主流，而砂带平面磨床由于对砂带磨削经验的缺乏及客户对其不了解，所以其开发的力度缓慢，还没有形成规模。
2.2 在木工砂带磨床基础上发展的金属砂带平面磨床
木工砂带平面磨床俗称木工砂光机，国内早在上世纪70年代末就开始制造使用，由于金属砂带平面磨床与其结构原理一致，故在木工砂光机基础上发展金属砂带平面磨床是一种快速研制开发的捷径。
金属磨削与木材砂光的工艺有很大的区别，只有对不同金属工件的磨削工艺进行详尽的分析研究，才能进一步确定好砂带磨床的技术参数和结构，如散热问题、湿式加工的防锈问题、厚度低于0.3mm的薄板类板材磨削问题、长度小于100mm的短小工件的加工问题、湿式加工的磨削液过滤问题、重型磨削的砂带选择使用问题、质量大的中厚板材的送料驱动问题等等都与木材加工不同，如果只将木工砂光机的经验照搬照抄过来，应用于金属加工，其机床的稳定性和可靠性肯定不行。
目前，木工砂光机制造企业根据客户的需求也改造了一些金属砂带平面磨床，但是跟风者多，潜心研究务实者少，在重型定厚磨削和精细磨削方面的开发最初往往都以失败而告终，大部分砂带平面磨床生产商只停留在中低档次的磨砂、拉丝、去毛刺等领域。
国外知名的宽带砂光机制造公司基本上都分为木材砂光和金属磨削两个方面，而且基本上都是将木材砂光工艺逐渐渗透应用于金属加工领域，国内的木工砂光机生产企业非常多，相信在不久的将来金属砂带平面磨床制造公司会象雨后春笋一样层出不穷。
2.3 从仿制逐渐进步到自主创新
从仿制逐渐进步到自主创新是国内砂带平面磨床制造企业所必走的捷
径之路，没有仿制就意味着要付出更多的代价，没有自主创新就没有企业自
己的特色。
砂带平面磨床的自主创新受到两方面的制约，一是受机床制造工艺的制约，二是受国内金属加工业多种多样的工艺要求的制约。从制造工艺讲，国外砂带磨床的零部件是用先进的数控加工中心制作而成，而国内企业还在用五六十年代的旧机床来加工，其零部件的加工精度不是一个级别，由此而生产出的砂带磨床自然也就差别很大。从金属表面加工工艺讲，必须了解清楚是什么材质的工件，工件的外型尺寸是多少，加工去除量是多少，厚度精度和粗糙度有何要求，是湿式加工还是干式加工等等，这样才能确定细节完善的制造方案，而只用一种仿制的砂带磨床去应对各种各样的金属表面加工是不行的。
自主创新需要付出艰苦的努力，并耐心坚守以完成经验的积累才能成功。以金属重型湿式砂带平面磨床研制而言，必须具备重型磨削、金属磨削、湿式磨削三方面的经验才能堪称制作完美，而经验的积累需要时间，需要和客户的配合，需要经济的支持，需要在失败中总结提升。
目前国内的金属砂带平面磨床制造企业已陆续创新了一些独具市场特色的个性化产品，青岛新凯德机械制造有限公司开发的重型湿式砂带平面磨床、佛山吉力佳机械有限公司开发的五轴砂带直纹拉丝机、杭州祥生砂光机制造有限公司开发的不锈钢卷板磨砂拉丝生产线等都是自主创新的典型案例。（图7为青岛新凯德机械制造有限公司的重型湿式砂带平面磨床）
总之，砂带平面磨床制造企业只有开发研制出属于自己的通用化、系列化产品，无论在产品的质量上，还是在产品的价格和服务上都要达到客户的满意，才能胜人一筹，才能适应金属加工业多品种、小批量的市场需求，才能寻找出适合自己生存的市场空间，才能立于不败之地。
图7
2.4 目前我国金属砂带平面磨床制造企业的数量和分布情况
目前我国砂带平面磨床制造企业的分布主要集中在珠江三角洲、长江三
角洲、重庆和青岛四大区域。
在珠三角砂带平面磨床制造企业主要集中于东莞和佛山，生产小型砂带 机和宽度小于600mm的砂带平面磨床企业非常多，像东莞市钜铧机械有限公司和佛山市南海盐步嘉欣荣机械厂是较为典型的代表，这些企业为五金家具、道具、水暖洁具、运动器材、餐厨具、电子电器、机柜等的打磨、拉丝、抛光提供了价格低服务好的各种各样的砂带磨床（图8为佛山市南海盐步嘉欣荣机械厂湿式砂带磨床）。佛山是国内较早不锈钢板的加工销售基地，禅城区志辉不锈钢制品厂占天时地利之便，是国内自主研发不锈钢磨砂机、拉丝机、抛光机的最早的企业，其产品已渗透到全国不锈钢板加工业的各个角落，佛山吉力佳机械有限公司也紧跟其后，在木工砂光机的基础上开发出不锈钢磨砂、拉丝的系列化产品。
图8
在长江三角洲宽幅面砂带平面磨床生产企业的典型代表为江苏天马通
用设备有限公司和杭州祥生砂光机制造有限公司。由于无锡是国内比较大的不锈钢加工销售基地，所以江苏天马通用设备有限公司借天时地利之便
迅速开发设计出了不锈钢磨砂拉丝的系列化产品，在不锈钢加工领域占领
一席之地。杭州祥生砂光机制造有限公司早在上世纪末就已经开始系列化的研制开发金属砂带平面磨床，其产品的品种、规格较多，渗透金属加工
业的区域也较广。苏州意码斯砂光设备有限公司和苏州苏福马机械有限公
司是国内生产重型木工砂光机的知名公司，但并没有具体的研制开发系列
化的金属砂带平面磨床。在昆山台湾的一些砂光机生产厂商根据国内金属
加工业客户的需求，在逐渐生产一些金属砂带磨床。在无锡有几家砂带机
厂商生产一些小型砂带平面磨床。
重庆地区在三磨海达磨床有限公司的影响和推动下，产生了一些砂带
磨床生产公司，但砂带磨床主要以外圆磨削居多，而砂带平面磨床的生产
是在窄砂带的基础上研制的，比宽幅面的效率要低。这一地区是国内推广
砂带磨削工艺最早的地区，也是最有影响力的地区。
山东青岛是生产木工宽带砂光机的基地，许多厂商根据客户的要求也
生产了一些金属平面砂带磨床，但品种单一，技术质量不完善，渗透区域
有限。从长远来看，这一地区是金属砂带平面磨床发展最有潜力的地区。青岛新凯德机械制造有限公司是青岛市最早系统化研制开发金属砂带平面磨床的企业，在金属板材的重型定厚磨削、精细砂光、磨砂拉丝、去毛刺等方面已拥有非常成熟的经验和技术，并开发了一系列的小型砂带机。在碳钢板、压合钢板、不锈钢板、镁铝合金、钛合金、钽铌板、铜铝板等表面处理领域，都已经渗透进去。
总之，目前我国金属砂带平面磨床制造企业的数量还是比较多的，但
宽幅面金属砂带平面磨床的系统化研制开发的公司还是屈指可数，需要大
力发展和推广。
三、对推广金属砂带平面磨削工艺的思考
3.1砂带的分类及使用方面的思考
砂带有磨料、粘结剂、基材三者构成。磨料有碳化硅、氧化铝、棕刚
玉、锆刚玉、陶瓷、金刚石等不同，同时又有不同粒度之分；粘结剂有酚
醛树脂、尿醛树脂、动物胶等分类；基材有布基、纸基等区别，同时还有
厚薄、抗拉强度大小之分，所以砂带种类可谓是五花八门。
在中厚板材的去余量加工中若使用普通的碳化硅和氧化铝砂带加工，砂带磨削很短时间就会钝化，只有使用粗粒度的锆刚玉和陶瓷磨料的砂带才能去余量大、效率高、寿命长。
在板材的精细磨光中若使用自锐性强的普通砂带加工，就会因砂带掉砂易形成竖的亮线，影响板材的表面光洁度，而且砂带使用寿命很低，若使用德国VSM的堆积磨料砂带、德国Hermes 的空心球砂带、日本野牛的软木砂带来加工，那么无论其使用寿命，还是磨削效果就大不一样。
在板材的拉丝抛光方面，应选择植砂均匀牢固、基材柔软抗拉、粒度适合的砂带，以保证板材拉丝均匀、抛光细腻。
在去毛刺方面，应选择强力磨削、精细磨削与抛光等不同的砂带进行搭配，才能达到工件去毛刺、倒钝倒圆和抛光的最终要求。
砂带制造厂商根据不同金属板材的磨削工艺要求生产出不同类别的砂
带，促进了砂带磨床的发展，砂带磨床生产企业必须选择性价比适合的砂
带与磨床相配，才能提高砂带磨床的性能，赢得客户的信任。
3.2 砂带平面磨床制造方面的思考
要想提高加快砂带磨床磨削工艺的推广，提高砂带平面磨床的制造水平，就得培养大批的专业人才。目前国内的大专院校、科研单位以及相关行业协会对这方面的输出人才并不多，应该向重庆大学学习，多多培养输出砂带磨削方面的专业人才。
无论是国家还是企业，应该加大砂带磨床的研发经费。目前大部分砂带磨床制造企业只看到眼前的经济利益，不愿意风险投资，也就没有树立长远的目标去研究金属砂带磨削工艺，所以制造的水平大都停留在测绘和仿制的机器基础上，并没有实现突破，相反为了降成本，机床的质量反而有所下降，这是金属砂带磨削工艺停滞不前的重要原因。砂带磨床制造企业应该努力研究不同行业的砂带磨削工艺，将产品模块化、通用化、系列化、标准化，这样才能真正研发出自己企业特色的产品，拥有自己的市场品牌。
砂带平面磨床在大力推广的同时，必然形成恶性的市场竞争，必须降低成本，还要提高质量，对于批量化成熟的产品，要在外观、操作的舒适性、安全、控制等方面加以改进，将产品做好做精，才能适应市场生存的规则。
3.3 砂带平面磨床销售环节的思考
首先，要加大网络宣传方面的投入，但现在的网络比较乱，鱼目混珠者多，所以应选择信誉度好的网络营销平台，使企业的广告宣传新颖，且赢得客户的信赖是关键。
其次，要参加各种机床和行业会展，展会上制造商与客户是面对面接触，容易沟通交流，互信感强。但现在的展会很杂乱，而且要花费很多的金钱和精力，还要防止同行参展者对技术的刺探，所以需仔细衡量，认真选择，让每次展会发挥最大的效果。
再次，可以在各地区建立自己的办事处，以加大砂带磨床成熟产品在全国各地的迅速推广。
还有，应与中间商建立良好的互信共赢关系，并与其它相关的配套设备整线输出。例如砂带去毛刺机可与剪板机、冲压机、激光切割机、等离子切割机、火焰切割机的知名生产厂商联合销售，其影响力会更大。
总之，销售环节是砂带磨削工艺推广的重要一环，前提是保证产品的质量，保证产品快捷的售后服务，保证产品适合的市场价格定位，从而赢得新老客户永久的信任，促进砂带磨削机床的不断发展。
3.4 客户对砂带平面磨床认知及使用方面的思考
客户对砂带平面磨床认知及使用有以下三种情况：
一是目前大部分金属表面处理的企业对砂带磨床并不了解，从砂带磨床的购买渠道就可以看清，外资企业和台湾企业使用者居多，国内大部分企业仍在使用砂轮磨削、喷砂、酸洗、人工打磨等旧工艺，所以怎样让客户认知砂带磨床，还得需要加大宣传力度。
二是由于国内砂带磨床的质量不过关，使得客户对砂带磨削工艺失去 信心，所以砂带磨床制造企业要想迈进市场的大门，就得首先扎扎实实的将 产品做好。
三是客户对砂带磨床认可，也购买了设备，但不会使用，这就需要制造企业对客户要进行操作培训，不要因为增加了售后服务成本而失去耐心。对客户的培训不能只停留在机器的操作程序上，还要教会操作者使用合理粒度的砂带、合理的砂光压力及合理的送料速度，以提高生产效率，保证产品品质，降低砂带电力消耗，根据实际的情况进行合理的总结，从而制定出合理的操作规程。
3.5 砂带平面磨床在各个行业应用及渗透方面的综合分析
在国外，砂带平面磨床在各行各业的应用已非常普及，但在国内的应用出现滞后，其原因有以下几点： 一.砂带磨床制造企业缺乏对应用行业的了解。例如:在电子行业的印刷线路板（PCB）、覆铜板（CCL）、玻纤板（FR-4）、铝板、压合钢板等都需要精密磨削，如若不了解其磨削工艺要求，那也就谈不上渗透。
二．国外砂带磨床设备在应用行业形成垄断保护。例如：在昆山的台资电子行业，其设备基本都是美国和日本的原装进口货，其次是台湾自产，国产设备很难介入。
三．国产设备质量欠缺，配套设备不完善。例如：重型湿式砂带平面磨床的研制，首先要保证机床本身的刚性、磨削力、散热效果、防锈性能等质量要求，还要保证喷淋系统、水循环过滤系统、油烟收集净化等配套设备的完善。
四．砂带磨床制造企业缺乏对高性能砂带的了解。好马配好鞍，再好的砂带磨床如若没有适合的砂带相配合，也不会达到最终的磨削工艺要求。
五．砂带磨削应用企业对砂带磨床制造企业的不信任。由于国内的砂带磨床目前除少数几个企业外，基本都是低档次产品，在精细磨削方面达不到工件最终的精度要求，而不负责任的企业又解决不了问题，只能耍赖。这样使得品质好的制造企业也很难迈进应用企业的大门，即使买卖成交，价格也很低，难以维持售后服务。
鉴于以上原因，要想“加快制造与应用对接，促进砂带磨削产业转型升级”，砂带磨床制造企业是关键，它是砂带制造企业和砂带磨削应用企业的连接纽带。砂带磨床制造企业必须狠下功夫，克服以上难点，提升研发制造水平，促进砂带磨削工艺的健康发展。
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