论述砂轮磨削与砂带磨削的机理和特点以及超精密砂带磨削技术的应用领域及研究新进展。

精密砂轮磨削机理和特点：
（1）微刃的微切削作用：使用较小的修整导程和修整深度精细修整砂轮，使磨粒微细破碎而产生微刃，一颗磨粒就形成了多颗微磨粒，相当于砂轮的粒度变细，微刃的微切削作用形成了低粗糙度表面；
（2）微刃的等高切削作用：由于微刃是砂轮精细修整形成的，因此分布在砂轮表层的同一深度上的微刃数量多、等高性好，从而使加工表面的残留高度极小，微刃的等高性除与砂轮修整有关外，尚与磨床的精度、震动等因素有关；
（3）微刃的滑挤、摩擦、抛光作用：砂轮修整得到的微刃开始比较锐利，切削作用强，随着磨削时间的增加而逐渐钝化。同时，等高性得到改善，这时，切削作用减弱。滑挤、摩擦、抛光作用加强，磨削区的高温使金属软化，钝化微刃的滑挤和挤压将工件表面凸峰碾平，降低了表面粗糙度。
砂带的磨削机理
砂带磨削是砂带这一特殊形式的磨削工具，借助于张紧机构使之张紧，和驱动轮使之高速运动，并在一定压力作用下，使砂带与工件表面接触以实现磨削加工的整个过程。广义地讲，砂带磨削与砂轮磨削同样都是高速运动的“微刃切削刀具”――磨粒的微量切削而形成的累积效应，因而其磨削机理大致上也是相同的。但由于砂带本身的构成特点和使用方式不同，使砂带磨削不论是在磨削加工机理方面，还是其综合磨削性能方面都有别于砂轮磨削，这主要表现在：砂带磨削时，除有砂轮磨削的滑擦、耕犁和切削作用外，由于有弹性，还有磨粒的挤压使加工表面产生的塑性变形、磨粒的压力使加工表面产生的加工硬化和断裂、以及因摩擦升温而引起的加工表面热塑性流动等。因此从加工机理来看，砂带磨削兼有磨削、研磨和抛光作用，是一种复合加工。
砂带磨削的特点：
1.砂带磨削时，砂带本身具有弹性，接触轮外缘表面有橡胶层或软塑料层，砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，具有较好的抛光作用，同时又能减振，因此工件表面质量较高，表面粗糙度可达Ra0.05~0.01μm。砂带磨削又有“弹性”磨削之称。
2.砂带制作时，用静电植砂法易于使磨粒有方向性，同时磨粒的切削刃间隔长，摩擦生热少，散热时间长，切削不易堵塞，力、热作用小，有较好的切削性，有效的减少了工件的变形和表面烧伤。对于开式砂带磨削，由于不断有新磨粒进入磨削区，钝化的磨粒不断退出磨削区，磨削条件稳定，切削性能更好。工件尺寸精度可达5~0.5μm，平面度可达1μm。砂带磨削又有“冷态”磨削之称。
3.砂带磨削效率高，可以和铣削和砂轮磨削相媲美，强力砂带磨削的效率可以是铣削的10倍、普通砂轮磨削的5倍。砂带磨削不需修整，磨削比（切除工件重量和磨料磨损重量之比）可达300：1甚至400：1，而砂轮磨削一般只有30：1。
4.砂带制作比砂轮简单方便，无烧结、动平衡等问题，价格也比砂轮便宜。砂带磨削设备结构简单，可制作砂带磨床或砂带磨削头架，后者可以安装在普通机床上进行砂带磨削工作，使用方便，制造成本低廉。
5.砂带磨削具有广阔的工艺性和应用范围，可加工外圆、内圆、平面或成形表面。砂带磨削头架可安装在卧式车床、立式车床、龙门刨床等普通机床上进行磨削加工。因此有很强的适应性。砂带不仅可以加工各种金属材料，而且可以加工木材、塑料、石材、水泥制品、橡胶等非金属材料以及单晶硅、陶瓷和宝石等硬脆材料。开式砂带磨削加工铜铝等软材料表面效果良好，独具特色。
超精密砂带磨削技术的应用领域及研究新进展
1.国外发展状况
国外砂带磨削经历了几十年的发展，已经进入了向现代化发展的新阶段.世界各国特别是英国和德国，从日用汤勺到宇航器具的蜂窝夹层结构，各行各业无不竞相采用砂带磨削技术，新机型大量涌现，砂带磨床总台数与日剧增，砂带磨床磨削工艺已发展到了强力、高效、自动化的新阶段.砂带及砂带磨削的产量和销售量不断增加。美国有三家著名的砂带集团开发了四万多种不同规格的砂带，有55家公司向工业界供应砂带磨削机；英、日、德等国家大约有25家企业集团也在积极制造砂带磨削机.目前，全世界工业发达的国家每年向工业界提供各类砂带磨削机近40万台，提供各种规格的砂带近9500万平方米.在美国已有600多种场合使用砂带，砂带磨削应用领域在日趋扩大。
砂带磨削应用领域在日趋扩大，从一般家庭生活到工业生产和各个领域无所不用，如钢铁工业、航空航天工业、机械加工、造船业、铸造业、交通运输、金属加工、木器、石材、砖材、纤维、塑料器具和器械等.如今，砂带磨削已成功地应用于磁盘录音机、录像机、照相机以及复印机等精密零部件制造.从加工对象的形状来看，砂带磨削可以完成大平面的薄板、中板和厚板的磨抛，金属带材或卷材的连续磨抛，各种叶片型面的成型磨抛，批量工件的磨抛以及各种外圆柱面和内圆柱面的磨抛；从加工方式来看，砂带磨削可以进行粗磨、半精磨、精磨和抛光等一系列加工.为适应无切屑和少切屑工艺发展的需要，国外已广泛地应用无心砂带磨削进行长杆加工，如日本中部机械公司用无心砂带磨床加工提升机与土木机械用的外径5165mm，长18m的活塞杆，每加工一根杆只需5h，比砂轮磨床提高工效近9倍。砂带磨削的加工精度可达到：尺寸偏差0.05mm，圆柱度（0.05～0.07）mm。
德国开发并获得多国专利的空心球复合磨粒，日本的软木砂带磨粒及多层涂附磨粒，美国3M公司推出的新型陶瓷刚玉磨粒等都具有特殊的优越性。日本目前正在研制一种由软钢带作基底的CBN或金刚石砂带[9]，金刚石或CBN磨粒通过电镀附在钢带上，这种钢带柔性虽不如常规砂带，但它对于特殊场合和难加工的高硬度材料特别有效。此外，混合磨粒砂带，不同粒度的混合砂带，磨料和粒度都不同的混合磨粒砂带都在研究之中。
2.国内发展状况
随着国外砂带磨削的不断进步，国内砂带磨削技术的研究和应用已越来越引起我国机械行业的关注.目前，国内已具有一定数量的砂带磨削设备制造厂和研究砂带磨削的单位，如新乡机床厂、重庆大学、华中理工大学等.我国主要的涂附磨具制造厂家有：中国第二砂轮厂、浙江海门砂布厂等。
我国砂带磨削的发展经历了三个阶段.我国砂带磨削技术的应用从50年代开始，主要采用砂带磨头对重型矿山机械中大型轴类零件加工，代表厂家有沈阳矿山机器厂，它对砂带磨削原理及工艺做了一定的研究，取得了一定的成果，为砂带磨削技术在我国的应用作出了贡献。
推广应用阶段伴随着国外砂带磨削技术的发展，中国第二砂轮厂率先引进了前西德砂带生产线使国内砂带磨削技术推广应用进入了一个新的阶段，砂带磨削加工已从对平面及简单曲面（内、外圆柱表面）加工发展到叶片型面、曲轴的精加工.砂带磨削加工范围从钢铁材料发展到有色金属材料、木材、皮革、橡胶、人造大理石、陶瓷等非金属材料，如东北工学院对金属线材表面进行砂带磨削，通过试验研究了砂带修磨压力在线材修磨时对金属去除率及磨削比的影响；重庆大学自1982年以来，先后完成了“摆线砂带磨齿工艺”、“高精度平面砂带磨削工艺”等多项科研项目，获国家专利8项，1986年还率先成立了从事砂带磨削技术方面的产品开发公司海达砂带磨床公司，如今该公司总资产达100多万元；近期，重庆大学对电解砂带复合磨削新工艺进行了研究和效果论证在砂带磨削的推广应用中，科研人员还研究了砂带磨削的质量问题，影响砂带磨削质量的因素和砂带磨损问题.其中，首推湖南大学.该校对板式平面砂带磨削温度进行了研究，提出了砂带磨削温度不容忽视的新观点，这在国外还未见道.这一观点对进一步研究强力磨削和砂带磨损规律，对在砂带磨削的推广应用中经济、合理地选择磨削条件等都具有重要意义。近期，该校又对强力平面砂带磨削砂带磨损机理及形式、工件表面残余应力等方面进行了研究。
超精密磨削抛光阶段目前，国内砂带磨削正朝着超精密方向发展，如超声砂带磨削技术，这是一项由清华大学开创的具有世界领先水平的新型精密砂带复合加工方法。该技术是将超声振动与开式砂带磨削复合的新工艺，应用这种技术对计算机硬磁盘进行研抛加工，表面粗糙度可达Ra0.01Lm[5，13]，所用砂带是日本的W₃氧化铝磨料的聚酯砂带。
超声砂带精密磨削技术
超声砂带精密磨削技术是超声加工与砂带精密磨削的叠加技术。本文以要求高平面度和高光洁度的磁盘的光整加工，能达到良好的效果为例，}阂述了这种叠加技术的加工方法，可以提高加工质量和加工效率。文中介绍了超声砂带精密磨削的机理，分析了影响磨削质量和效率的原因以及影响超声砂带精密磨削的因素，并且将普通砂带磨削与超声砂带精密磨削作了对比，进而从理论与实验两个方面证实了超声砂带精密磨削技术有良好的加工效果。超声砂带粘密磨削，就是把超声频振动叠加到开式砂带磨削上，使砂带在磨削过程中以超声频振动，达到提高加工质量和效率的目的。
超声振动与砂带磨削的叠加实现超声振动与砂带磨削的叠加，是超声砂带精密磨削的关键问题。要理解这一问题需考虑三个因素：
1.波的反射对叠加效果的影响
根据声学理论，当超声波射到两种介质的一平面分界面上时，部分声能反射，形成反射波；部分声能透过界面进入另一介质，形成折射波若小面界面凸凹不平，则在界面产生漫反射，形成散射波。波的反射和漫反射都损失了部分声能，只有折射波是加工的有效声能。因此，在超声振动系统的设计中，反射面应尽量减少；分界面应具有良好的平面度和表面粗糙度。同时，整个系统应有利于超声能量向加工区的传播。
2.超声振动负载大小的确定
在超声加工中，工具是作为负载处理的。在设计变幅杆时一定要考虑负载大小，一般应使工具的横向尺寸小于十分之一波长，纵向尺一寸小于四分之一波长，这时对超声振动系统的固有频率影响很小，甚至可以忽略不计。要满足上述条件，砂带接触轮的直径最大为30mm，宽度最大为75mm。如果接触轮的尺寸过大，将影响超声振动系统的固有频率，甚至可能在超声发生器的频率调节范围内，找不到共振频率，不能产生共振，或根本不振动。
3.超声振动叠加方向的选择
超声振动可沿X、Y、Z三个方向叠加。其中比较理想的方案是X方向叠加，即沿着砂带接触轮的轴向加超声振动。Z试件装于夹具中并被吸附在真空吸盘上，主轴由直流电机无级调速，并由光转速计检测转角。
超声砂带精密磨削机理及磨削质量、效率的分析从砂带精密磨削个身分析，由于采用了开式砂带磨削方式，砂带有缓慢的走带.运动，使切削过程中总是不断有新砂粒出现；又由于砂带的砂粒等高性较好，因此都使加工质量易弓提高。超声砂带精密磨削时有四种运动：
1.件随主轴做回转运动，此为主运动；
2.砂带缓慢的走带运动，它使砂带在磨削过程中，不断出现新砂粒；
3.砂带头架沿工件加工表面方向的进给运动；
4.轮或接触块的超声频振动。
从砂带磨削来看，在磨削过程中存在着滑擦、耕犁和切削三种作用。从超声振动来分析，主要是超声强化作用，即超声振动加工。由于在实验中，超声振动的方向垂直于工件被加工表面和砂带工作表面，因此又有冲击磨削的作用。在超声砂带精密磨削时，由于叠加了超声振动.砂带的每个振动周期中，砂粒与切屑都有一个脱离的瞬间，这时工作液发挥了润滑作用，防止接区的形成，从而降低了摩擦系数，减少摩擦力。超声振动使能量集中在砂粒的局部小范围内，使接触区产生微观软化，从而降低了金属塑性变形抗力。

略