一种复合粒度砂带及其制备方法与流程

本发明涉及磨削加工技术领域，尤其涉及一种复合粒度砂带及其制备方法。

背景技术：

目前，砂带作为涂附磨具中磨削效率最高的磨具形态，具有“冷态磨削”和“弹性磨削”的特点，被广泛应用于金属和木材等加工领域。近些年来，砂带磨削技术整体朝着强力、高效、高速和精密方向发展。为了进一步延长砂带的使用寿命和扩大砂带的应用范围，砂带生产技术在磨料结构类型、涂层工艺、植砂工艺等方面发展迅速。在砂带类型和磨料结构方面，出现了堆积磨料砂带、金字塔形磨粒砂带、空心球复合磨粒砂带、高弹性砂带等产品。

然而，上述新型磨料和砂带研发主要集中在金属磨削领域，针对木材磨削而特别设计的涂附磨具少之又少。

涂附磨具在木材加工行业中的应用约占其全部应用领域的30％-40％，其中，绝大多数为砂带。砂带主要用于工件定厚、尺寸校准和提高材料的表面质量。此外，木材砂带磨削有其自身特点：一方面，相较于木材磨削中广泛应用的普通静电植砂(多为刚玉和碳化硅)砂带，堆积磨料砂带和金字塔形砂带等新型磨具具有砂带寿命长、材料去除率高及表面质量好等优势，但是，木材加工领域的经济效益远低于金属加工领域，较高的磨具产品价格限制了其在木材砂带磨削领域的应用；另一方面，相较于金属与陶瓷材料，木材具有孔隙结构、纤维结构等生物特性，其自身的生物性不平度使得木材磨削表面粗糙度要求没有金属那么高，而现有的大多数砂带上均植布单一粒度的磨粒，在对木材及其制品进行表面磨削处理时，一般涵盖粗砂、精磨、抛光工序。现阶段，木材加工企业在砂光工段通常采用具有多组砂架的砂光机完成砂光作业，并在作业过程中，工件依次通过各磨头，其中，各个磨头上装载不同目数的砂带。

由此可见，现有的砂带不仅存在成本高的问题，而且功能单一，需要采用不同目数砂带的组合，才能最终实现既定的材料去除以及达到预期的表面粗糙度要求。此外，实际使用过程中需要频繁更换各个砂架上的砂带，并调节其张紧力，大大影响了生产效率，而且多个磨头组成的砂架结构复杂，维修困难，在工作中存在动力消耗大的问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种复合粒度砂带及其制备方法，用以解决现有的砂带成本高、功能单一，需要采用不同目数砂带的组合，才能实现对木材表面精磨和抛光的问题，并用于简化具有多组砂架的砂光机结构，避免在作业过程中频繁更换和张紧砂带，提高生产效率，减少动力消耗。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明在一方面提供了一种复合粒度砂带，包括基体、粘结层和磨料层，所述粘结层设置在所述基体上，所述磨料层设置在所述粘结层上；所述磨料层包括多个砂磨区；各个所述砂磨区的磨粒的磨削端处于同一基准高度；每个所述砂磨区设置同一粒度的磨粒，各个所述砂磨区磨粒的粒度沿着砂带的长边方向呈梯度变化。

优选地，本发明中所述砂磨区包括沿着砂带的长边方向依次排布的第一砂磨区、第二砂磨区和第三砂磨区；所述第一砂磨区、所述第二砂磨区、所述第三砂磨区磨粒的粒度依次减小。

优选地，本发明中所述第一砂磨区的磨粒尺寸为46～80目，所述第二砂磨区的磨粒尺寸为100～180目，所述第三砂磨区的磨粒尺寸为200～400目。

优选地，本发明中所述砂磨区的各个磨粒均匀排布，每个所述磨粒呈尖头朝上、大头朝下布置，所述尖头为所述磨粒的磨削端。

优选地，本发明在另一方面提供了一种基于上述复合粒度的磨削砂带的制备方法，包括：

s1，根据预设置的不同砂磨区的位置，调整基体上表面相应区域的厚度，以使得各个砂磨区磨粒的磨削端处于同一基准高度；

s2，在基体的上表面涂覆粘结层；

s3，在粘结层上按照预设置的不同砂磨区植布相应粒度的磨粒。

优选地，本发明中步骤s3包括：采用静电植砂工艺在粘结层上均匀地植入磨粒，并确保植砂时电场力保持均匀分布，粒度大的磨粒在植入时设置的电场力大于粒度小的磨粒。

优选地，本发明中所述磨粒所选用的材质为刚玉或碳化硅。

(三)技术效果

本发明提供的复合粒度砂带，通过对磨料层进行分区，将不同砂磨区的磨粒设为同一基准高度，且各区的磨粒的粒度呈梯度变化，则在沿着磨削砂带的长边方向对工件表面进行砂光处理时，可由不同的砂磨区的磨粒依次磨削工件的表面，从而工件在进行材料去除的同时，还获得了较低的表面粗糙度，大大提高了生产效率。这种砂带尤其适用于具有生物性不平度的工件的表面砂光处理。

本发明提供的基于上述复合粒度砂带的制备方法，在制备过程中，只需根据预设置的不同砂磨区的位置，相应地调整基体上表面相应区域的厚度，从而使得后续在粘结层植入的各个磨粒的磨削端处于同一基准高度，整套制备过程简单，并确保了各个砂磨区磨粒的粒度沿着磨削砂带的长边方向呈梯度变化，从而实现了不同粒度的磨粒在磨削砂带上分区复合。相对于堆积磨料砂带、金字塔形砂带等涂附磨具而言，制作成本上更有优势。

另外，本发明所示的复合粒度砂带在用于砂光机时，采用单张复合粒度砂带，即可对工件同步完成材料去除和表面精磨抛光作业，不仅极大地简化了砂光机上多组砂架的结构设置，而且操作更为简单便捷，提高了砂光处理的效率，同时还降低了砂光机的动力消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所示的复合粒度砂带的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所示的包含三个砂磨区的磨削砂带的局部主视结构示意图；

图3为本发明实施例所示的包含三个砂磨区的磨削砂带的局部平面展开结构示意图；

图4为本发明实施例所示的在第一磨削周期内，工件表面在第一砂磨区作用下，形成的磨削形貌示意图；

图5为本发明实施例所示的在第一磨削周期内，工件表面在第二砂磨区和第一砂磨区共同作用下，形成的磨削形貌示意图；

图6为本发明实施例所示的在第一磨削周期内，工件表面在第三砂磨区、第二砂磨区和第一砂磨区共同作用下，形成的磨削形貌示意图；

图7为本发明实施例所示的在第二磨削周期内，工件表面在第一砂磨区作用下，形成的磨削形貌示意图；

图8为本发明实施例所示的在第二磨削周期内，工件表面在第二砂磨区和第一砂磨区共同作用下，形成的磨削形貌示意图；

图9为本发明实施例所示的在第二磨削周期内，工件表面在第三砂磨区、第二砂磨区和第一砂磨区共同作用下，形成的磨削形貌示意图；

图10为使用普通砂带的具有多组砂架的砂光机结构示意图；

图11为使用本发明实施例所示的复合粒度砂带的砂光机结构示意图；

图12为本发明实施例所示的复合粒度砂带的制备方法的流程示意框图。

图中：1、基体；2、粘结层；3、磨料层；4、工件；5、普通砂带；6、复合粒度砂带。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图3，本实施例在一方面提供了一种复合粒度砂带，包括基体1、粘结层2和磨料层3，粘结层2设置在基体1上，磨料层3设置在粘结层2上；磨料层3包括多个砂磨区；各个砂磨区的磨粒的磨削端处于同一基准高度，以确保磨削效果；每个砂磨区设置同一粒度的磨粒，各个砂磨区磨粒的粒度沿着磨削砂带的长边方向呈梯度变化。

具体地，本实施例在对砂带进行结构设置时，在砂带上划分的砂磨区的个数为两个及以上，具体划分的区域个数及每个区域在展开的磨削砂带上的面积比例，可依据不同被磨材料的加工要求进行设定，满足磨粒粒度呈梯度变化，即只要满足，各个砂磨区磨粒的粒度沿着磨削砂带的长边方向逐渐增大或逐渐减小即可。

与此同时，在图1至图3中，相同粒度的磨粒基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本实施例所示的磨削砂带，而不是指示或暗示所指的磨粒不能呈现其它形式排布，磨粒的排布形式随植砂工艺的变化而变化。

另外，在图1至图3中，为了便于制图，将相应砂磨区的每个磨粒绘制成锥形结构，而不是指示或暗示磨粒不能为其它结构形式，只要满足磨削要求的磨粒均应在本发明的保护范围之内。

由此，本实施例所示的砂带在沿其长边方向对工件进行表面处理时，可由不同的砂磨区的磨粒依次磨削工件的表面，从而工件在进行材料去除的同时，还获得了较低的表面粗糙度，大大提高了生产效率。

进一步地，为了确保对工件，尤其是对具有生物性不平度的工件进行表面砂光处理的效果，本实施例在对砂带进行具体设计时，应确保其相邻两个砂磨区磨粒的粒度之差依据被磨材料特性进行合理设定，其中，工件优选为木质材料，具体为木材、人造板及木质复合材料。

进一步地，本实施例中砂磨区包括沿着磨削砂带的长边方向依次排布的第一砂磨区、第二砂磨区和第三砂磨区；第一砂磨区、第二砂磨区、第三砂磨区磨粒的粒度依次减小。

具体地，第一砂磨区可选择目数在46～80目的粗磨粒，第二砂磨区可选择目数在100～180目的中等大小的磨粒，第三砂磨区可选择目数在200～400目的细磨粒。在此应当指出的是，在第一砂磨区、第二砂磨区和第三砂磨区分别设置的磨粒目数仅仅是为了进一步具体描述本实施例所示的方案，而不是指示或暗示不能采用其他粒度的磨粒。

与此同时，在图3中还进一步示意出了，第一砂磨区、第二砂磨区和第三砂磨区布置的磨粒的宽度对应为l1、l2、l3，这三个宽度也相应地表征了这三种粒度磨粒在砂带展开区域的分布面积。

当复合磨粒砂带磨削工件表面时，砂带在其第一砂磨区可选择80目的粗磨粒，在第二砂磨区可选择120目的中等大小的磨粒，在第三砂磨区可选择200目的细磨粒。

在第一磨削周期内，在工件表面会依次形成如图4、图5和图6所示的磨削形貌，其中，图4所示的磨削形貌为80目的粗磨粒形成的磨削痕迹，图5所示的磨削形貌为120目的磨粒在80目的粗磨粒形成的磨削痕迹的基础上留在工件表面的磨削痕迹，而图6所示的磨削形貌为200目的磨粒在80目和120目磨粒形成的叠加磨削痕迹基础上留在工件表面的磨削痕迹。

同理，当进一步在第二磨削周期对工件的表面进行磨削加工时，图7所示的磨削形貌为80目的粗磨粒在第二次磨削工件表面形成的磨削痕迹，图8所示的磨削形貌为120目的磨粒进一步在图7所示的工件表面加工得到的磨削痕迹，而图9所示的磨削形貌为200目的磨粒进一步在图8所示的工件表面加工得到的磨削痕迹。

由此可见，当磨削砂带在高速回转时，最终磨削加工得到的工件表面质量良好，同时可有效去除部分工件材料。另外，还考虑到磨削砂带在高速回转运动时，会产生横向窜动，这也在另一方面会提高对工件材料的去除能力。

进一步地，本实施例中砂磨区的各个磨粒均匀排布，每个磨粒呈尖头朝上、大头朝下布置，尖头为磨粒的磨削端。

具体地，通过将砂磨区的各个磨粒均匀排布，有利于确保工件表面的加工质量；另外，将每个磨粒设计呈尖头朝上、大头朝下布置，既有利于确保各个磨粒粘结的牢固性，还有利于确保各个磨粒的磨削效果。

进一步地，参见图12，本实施例在另一方面提供了一种基于上述复合粒度砂带的制备方法，包括：

s1，根据预设置的不同砂磨区的位置，调整基体上表面相应区域的厚度，以使得各个砂磨区磨粒的磨削端处于同一基准高度；

s2，在基体的上表面涂覆粘结层；

s3，在粘结层上按照预设置的不同砂磨区植入相应粒度的磨粒。

具体地，本实施例所示的制备方法在制备过程中，只需根据预设置的不同砂磨区的位置，相应地调整基体上表面相应区域的厚度，从而使得后续在粘结层植入的各个磨粒的磨削端处于同一基准高度，整套制备过程简单，并确保了各个砂磨区磨粒的粒度沿着磨削砂带的长边方向呈梯度变化，从而实现了不同粒度的磨粒在砂带上分区复合排布。

进一步地，本实施例中步骤s3包括：采用静电植砂工艺在粘结层上均匀地植入磨粒，并确保在植砂时电场力保持均匀，粒度大的磨粒在植入时设置的电场力大于粒度小的磨粒。

具体地，在依次对第一砂磨区、第二砂磨区和第三砂磨区所对应的不同粒度的磨粒进行植砂时，由于这三个砂磨区磨粒的粒度依次减小，在进行植砂操作时，设置的电场力的大小也相应地依次减小。

进一步地，本实施例中磨粒所选用的材质为刚玉或碳化硅。

进一步地，参见图10，相较于使用普通砂带5的含多组砂架的砂光机而言，使用本实施例所示的复合粒度砂带6会极大地简化多磨头砂光机的结构，其中，复合粒度砂带6安装在如图11所示的只有一个磨头的砂光机上。原先工件4需要依次通过多组砂架，进而完成粗砂、精磨和抛光作业，现在可以一次通过装载有复合粒度砂带6的砂架，同步实现材料定量去除以及获得理想的表面粗糙度。这使得操作更为简单便捷，提高了对工件的砂光效率，同时大大降低了砂光机的动力消耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。