砂带磨削铝合金工艺分析

1、砂带磨削铝合金工艺分析摘要：砂带磨削作为一种按照工件加工要求，选择合适的接触方式，用砂带进行磨削加工的工艺，在现代磨削加工中运用越来越广泛。本文对砂带磨削铝合金表面粗糙度进行了理论探讨，并对砂带磨削试验装置进行了设计，包括主要功能部件的基本参数的选择和其结构设计。另外，通过正交试验方案的设计，利用少量的试验组进行了砂带磨削铝合金试验，且达到了较好的试验效果。主要研究砂带磨削铝合金圆柱端面粗糙度值与磨削参数的关系，通过砂带磨削试验，探讨了在砂带磨削铝合金圆柱端面时，影响指标表面粗糙度值的其中四个因素，对磨削加工后的铝合金端面粗糙度值进行测量并进行数理统计分析，最后得出结论对于表面粗糙度值的影响特

2、别显著的是砂带粒度，显著的是磨削深度，进给量和工件转速影响较小。关键词：砂带磨削；磨头设计；正交试验；粗糙度Abrasive belt grinding aluminum alloy process analysisAbstract：Abrasive belt grinding, as a kind of, in accordance with requirements of the workpiece processing, choose the right means of contact, using abrasive belt grinding process, using more

3、and more widely in modern grinding processing.the paper discussion the abrasive belt grinding aluminum alloy surface roughness has carried on the theoretical, and design the abrasive belt grinding test device, including the selection of basic parameters of the main features and its structure design.

4、In addition, through orthogonal test scheme design, abrasive belt grinding aluminum alloy is studied by using a small amount of experimental test, and achieved good experimental result.Research belt grinding aluminum alloy cylinder end surface roughness values and the grinding parameters, the relati

5、onship between using abrasive belt grinding test, explored the abrasive belt grinding aluminum alloy cylinder end face, four factors of affect surface roughness value indicators, for the aluminum alloy after grinding end face roughness measurement and mathematical statistics analysis, the final conc

6、lusion for the surface roughness value is particularly prominent sand with grain size, the influence of grinding depth, notably feeding and rotating speed.Key words: abrasive belt grinding； design of belt grinding head；orthogonal experiment；roughness1绪论 11选题的背景及研究意义111 选题背景铝合金的显著特征是其密

7、度值较低，但强度值较高，综合性能十分优越，已广泛应用于国民经济和国防军工的各部门，人民生活的各方面，已成为人类社会的基础材料之一，在交通运输等诸多领域大有替代钢铁材料之势1。在汽车、摩托车、航空航天、机械制造、家电等诸多领域得到大量应用。在许多关键零部件的加工中，要保证其表面质量和精度，本课题对铝合金加工，进行砂带磨削技术探讨和工艺分析。112 本课题的研究意义 砂带磨削作为兴起时间较短，在机械加工领域广泛应用，跟砂带磨削有着高效率、成本低、应用范围广、方便加工等特点莫不相关。与传统加工方式有着越来越同等的地位，得到广大制造企业的认可。在航空航天、汽车以及其他工业，铝合金材料的应用逐渐变得广泛

8、，用其作为材料加工成零部件，除了传统的机械加工方式，砂带磨削作为新兴加工技术越来越得到制造企业的采纳，以及得到相关专家学者的深入研究。砂带磨削技术作为一种高效、稳定、高精度、低成本的加工技术，与传统的加工方式，比如车削、磨削等相比，砂带磨削能得到更好的表面质量，更精确的尺寸。还具有设备简单和能加工复杂型面的特点，具有生产效率高、使用寿命长的明显优势。目前，国外以及国内专家学者对砂带磨削金属材料的机理和工艺进行了一定研究，可是任然有不少问题，特别是对于砂带磨削铝合金的研究更需进一步展开，对铝合金进行砂带磨削工艺试验，有助于找出砂带磨削铝合金的加工影响因素，以便进一步研究建立砂带磨削铝合金工艺理论

9、，对于企业在加工实践中，能够从相应基础理论中得到砂带磨削的最佳工艺方案，进行加工控制。12国内外砂带磨削技术研究现状与发展趋势1.2.1国外研究现状目前，国外砂带磨削技术随着工业现代化的进展一样在向前发展。尤其是德、美、日等工业发达国家，在砂带磨削技术研究方面走在前列，带动着砂带磨削技术的发展。美国是在砂带磨削技术开展研究最早的国家，从最初的基础性的理论研究，再到技术开发应用的研究，都走在前列。其中最为关键的技术是砂带技术的突破，高质量、优性能的砂带为砂带磨床的研发设计提供了可能，由于不受到砂带的限制，就可以研发设计从低速到高速，从粗加工到精密加工，从小型砂带磨床到大型重载磨床，从加工简单型面

10、到加工复杂型面等一系列的产品体系。德国研制了加工不同型面的专用磨床，包括磨内圆、外圆、无心外圆等各种加工场合，并且将最新的自动化技术应用于磨床的研发设计，推出了各种数控磨床，在砂带技术方面，研制出了应用于不锈钢磨削的堆积磨料砂带，还有性能优越的空心球磨粒砂带，这些成就的取得，与德国砂带磨削基础理论研究强劲有很大关系，以大学为主要研究机构，做了大量砂带磨削机理的研究。日本在砂带磨削技术方面也有不错的表现，从最初应用于精轧钢板，到后面做深入研究，研制成功多轴数控砂带磨床应用在汽轮机叶片的加工中，在砂带技术方面，研制成功超微磨粒砂带，可实现微小原件的精密加工。可见，国外发达国家在砂带磨削技术上的努力

11、主要集中于砂带磨床的研发以及关键技术砂带制造的突破2。1.2.2国内研究现状 国内砂带技术是在改革开放之后逐渐发展的，在这之前主要是从国外引进砂带磨床设备用于国防军工方面，随着改革开放的进程，首先是国内各大机械厂家开始引进国外先进制造装备技术，进行机械加工。随着国内高校和研究机构的整体研究水平的提升，高校和研究机构开始进行砂带磨削基础理论和技术应用研究。在企业和高校的研究攻关下，研究成果不断涌现，东北大学在砂带磨削基础理论做了不少研究，该校在砂带磨削难加工材料的磨削机理方面做了大量实验研究，重庆大学在砂带磨削理论研究和技术应用方面研究起步早，研究范围广泛。和企业开展合作，帮助企业开发相关产品的

12、过程中，进行基础研究和技术开发，同时申报教育部和国家重大课题，进行相关的技术攻关，取得了重要成果。湖南大学是国内高效磨削研究基地，在砂带平面强力磨削方面有重要成果。清华大学也在砂带磨削技术方面有相关研究，主要集中在精密加工方面的先进技术研究，取得了不少研究成果。国内还有其他高校和企业也进行了不少研究，也取得了相关研究成果，但总体来看，我国在砂带磨削的应用上一初具规模，在高新技术也有一定进展，但是与国外发达国家相比，还存在差距。这就需要我们更多地进行砂带磨削基本理论研究，进行砂带和砂带磨削装置产品开发，继续加大砂带磨削技术在各机械生产部门和企业的实际应用3。 砂带磨削相关技术与发展趋势 随着科技

13、的日益进步，在新材料、新工艺以及信息技术的带动下，砂带磨削技术也在不断取得进步，首先，新材料和新工艺的不断出现，将会有各种优良的砂带产品逐渐被研发出来，应用于各种加工场合，将会在精密加工以及重载加工领域形成不错表现，在信息技术和自动化技术的带动下，砂带磨床将逐渐自动化和智能化，在磨削加工过程中，更好的控制加工过程，有效提高加工效率和加工质量4。以及自动加工仿真技术在砂带磨削中的应用，可大大提高加工过程分析的效率，短时间内改善优化加工工艺5。可见，将来砂带磨削技术将变得自动化、智能化、精密化，以及重载加工和加工过程仿真。1. 3 本课题的研究内容 砂带磨削技术的优良特性，在制造型企业还有进一步推

14、广的空间。本课题进行砂带磨削技术相关的研究，以及进行磨削头结构设计，还有磨削试验，选取优良的加工工艺方案。2砂带磨削铝合金的表面粗糙度理论分析2.1铝合金的特性 铝合金是在纯铝中加入一定成分和比例的铜、镁等元素后，其性能得到大大提升，无论硬度还是强度都有出色的表现，因其优良的机械性能再加之质量轻，越来越多的应用于航空航天、汽车、生活用品等行业，如在汽车行业，铝合金可用热冲压成型方法来制成车身零件，用热锻方法制造轮毂等。在车身上使用铝合金零件能降低车体整体质量，缩减用油量，有利环境保护。在其他行业，采用铝合金作为原料也大量使用。22砂带磨削原理与基本形式2.2.1砂带磨削原理砂带磨削和砂轮磨削的

15、机理相似，磨粒在砂带上以一定速度转动，砂带与工件弹性接触产生一定压力时，就能从工件上切除材料，磨粒也将受到磨粒磨损6。砂带磨削所用砂带，是在布，聚酯薄膜等弹性基底上，采用静电植砂工艺制作的，磨粒排列均匀，磨削时磨粒承受载荷均匀，且全部参与磨削，效率高，散热好，弹性好。如图2-1所示，组成砂带磨削的基本要素有砂带、张紧轮、接触轮、驱动轮（图中接触轮同时为驱动轮）、磨削参数和磨削对象等7。砂带环绕在张紧轮和接触轮上，并通过张紧轮张紧，砂带在动力的驱动下做旋转运动，当工件进给到磨削加工区域时，砂带就对工件待加工区域进行磨削加工，切除工件表面要加工的部分，同时，砂带在加工过程中，受到磨损，不能进一步加

16、工或加工效果不理想时，就可以进行砂带的更换，用新的砂带继续加工。在整个加工过程中，其基本特征可总结为：在张紧轮和接触轮的外表面上套上用于磨削加工的砂带后，用张紧轮或张紧装置将砂带张紧，然后利用动力驱动其 转动，结合工件的特征和工艺要求，确定相应的接触方式（见2.3砂带磨削接触形式），并根据机械加工工艺手册选择合理的、等，就可以对工件进行砂带磨削加工。图2-1 砂带磨削基本要素2.2.2砂带磨削方式 根据砂带磨削的结构形式不同，可对砂带磨削方式进行分类，由图2-2所示，砂带磨削方式可以分为开式和闭式两种类型8。图2-2 砂带磨削方式(1)开式砂带磨削 如图2-2 a所示,是最常用的开式砂带磨削方

17、式，采用成卷砂带，由电动机带动卷带轮从而带动砂带运动，砂带则绕过接触轮与工件接触，工件做回转运动同时横向进给与接触轮接触产生一定压力，对工件进行加工。开式砂带磨砂带使用周期长，磨削状态稳定，磨削质量高，多用于精密加工及超精密加工中。(2)闭式砂带磨削 如图2-2 b所示，是最普遍的闭式砂带磨削方式，其基本特征是采用环形连接在一起的或整条砂带，通过张紧轮张紧，电动机带动接触轮转动，从而带动砂带转动，工件做回转运动，横向进给与接触轮接触，对工件进行加工，闭式磨削效率高，但随着砂带磨损，加工质量不稳定，多用于粗磨、半精磨、精磨加工中9。砂带磨削接触形式10-11 如图2-3所示，在实际加工过程中，砂

18、带和工件的接触形式多样，变化灵活，砂带磨削按照砂带与工件的接触形式来划分，主要分接触轮式、支撑板式和自由式。图2-3 砂带接触形式(1)接触轮式 如图2-3 a所示，在工件进行加工时，工件与接触轮处的砂带接触，这种接触方式称为接触轮式，接触轮式砂带磨削适合磨削深度比较大，对加工精度要求不是很高的外圆磨削，将接触轮与张紧轮分开，有助于加工精度的提升，还便于在砂带磨头设计时，合理安排空间尺寸。(2)支撑板式 如图2-3 b所示，在工件进行加工时，工件不与接触轮处接触，工件在支撑板的作用下与砂带接触，这种接触方式成为支撑板式，支撑板式砂带磨削适合磨削量小，但要求加工精度高的场合，同时由于支撑板的明显

19、作用，可有效避免在加工过程中，由于不平衡引起的振动导致的加工表面质量降低。(3)自由式 如图2-3 c所示，在工件进行加工时，直接与砂带接触，这种接触方式弹性最好，称为自由式，自由式砂带磨削适合磨削量小的加工条件，由于砂带直接与工件接触，接触弹性好，受到的压力相对较小，加工后的工件表面粗糙度小，表面质量高，在工件表面精细加工中，表现优越。（4）复合式 在实际砂带磨削加工过程中，可以根据实际需要，或是单一的磨削方式不能满足要求时，就可以将两种或多种磨削方式结合在一起，以期达到良好的加工效果。如图2-4所示，就是将接触轮式和支撑板式结合在一起，达到加工效率高、加工精度好的复合式。图2-4 复合式2

20、.3砂带磨削铝合金的表面粗糙度及其影响因素 加工好的工件表面质量评定指标主要是表面粗糙度，砂带磨削加工铝合金后，已加工件表面具有肉眼不容易看见的较小间距和微小峰谷不平整度，就是表面粗糙度。影响表面粗糙度的因数主要有砂带粒度，磨削用量，接触轮参数等。砂带粒度的影响，由于一个个磨粒就相当于一把把微小的刀具，刀具的大小直接反应在加工后的工件表面中产生的划痕大小和被微小刀具撞击后凸起部分的大小，从而影响表面粗糙度。磨削用量是砂带速度、工件转速、磨削深度、进给速度等综合影响的参数。分析磨削用量，就是考虑单位时间内进入待磨削加工区域内的磨粒数目、每个微小磨粒进行磨削加工的磨削深度，从而影响表面粗糙度。3砂

21、带磨削试验装置设计31砂带磨头整体方案的选择结合砂带磨削的机理和特点，虽然开式磨削方式能得到更高的加工精度和表面质量，但其加工效率较低，况且采取闭式磨削方式能达到较高的精度和表面质量要求，所以综合考虑采用闭式结构，再加上在磨头结构设计过程中便于空间尺寸的整体安排，最后选择闭式接触轮式磨削方式。32砂带磨头主要功能部件的参数选择3.2.1驱动轮直径的选择驱动轮是砂带磨头主要的功能部件之一，电机带动驱动轮运动，从而带动绕在驱动轮上的砂带运动，驱动轮的直径选择直接决定砂带的线速度。不宜过大和过小，本次选择驱动轮直径=120mm。接触轮直径的选择 接触轮的大小在加工时影响着材料的切除率，直径越小，砂带

22、与工件的单位接触面积就小，这样接触压力就大，接触压力大，那么材料的切除率就大，切除率大了，加工表面粗糙度就会增大。不能为了切除效率，而不断减小驱动轮直径，驱动轮直径过小，砂带的弯曲应力就越大，砂带就越容易磨损，本次选择接触轮直径=100mm。张紧轮直径的选择 张紧轮在整个磨头装置中，作用是张紧砂带，进行磨削加工，选择时主要根据磨头空间结构、张紧力来确定，本次选择张紧轮直径=60mm。砂带周长的选择确定好了驱动轮和接触轮的直径大小，再根据磨头总体的空间尺寸，就可以确定驱动轮和接触轮之间的初步中心距，根据初步中心距算出初步，再根据厂家生产的砂带周长规格选取标准的，反过来根据标准的计算实际中心距。图

23、3-1 砂带周长几何尺寸计算图 首先初步计算砂带周长： （3.1）实际中心距为： （3.2）式中；为实际砂带周长。首先根据砂带磨头空间基本尺寸，在选取时不宜过大或过小，过大则在运转过程中会出现较大的振动，对加工质量受到影响，过小会有损砂带，磨损加快，寿命减小。初步选取=390mm，代入式（3.1）得取=1000mm，代入式（3-2）得最终确定中心距为327mm。带轮包角的计算 带轮包角的大小对砂带在运转过程中的传载能力有决定性影响，当包角变大时，传载能力就变强，反之亦然，但包角不能过小，包角过小则易出现打滑现象，也就是砂带失去传载能力。取许用包角值。 驱动轮包角计算 接触轮包角计算 通过验算，

24、；即驱动轮和接触轮包角都满足许用要求。电机的选择 电机作为砂带磨头的动力来源，一般都选择交流电机，本次为便于在后续研究中结合自动控制技术的实施，决定选取伺服电机。砂带磨头的功率P可用下式（3.3）确定。（3.3） 其中， 为切向力，为砂带线速度，又因为，为法向力，那么就可得，根据磨削加工材料为铝合金，取，。得，选取东元型伺服电机。3.3砂带磨头要功能部件的结构设计3.3.1驱动轮的结构设计 驱动轮结构设计与平皮带轮设计相似，驱动轮在砂带磨头中的作用是传递扭矩，定位砂带，驱动轮材料选择钢材，与轴定位方式选择普通平键定位，在驱动轮表面硫化一层橡胶，增大摩擦系数，防止砂带打滑。在驱动轮的轮表周向开一

25、些沟槽，用作消气槽。图3-2 驱动轮3.3.2接触轮的结构设计 接触轮的结构设计，接触轮在砂带磨头主要功能部件中的作用最为重要，首先，接触轮和驱动轮一样，起基本的支撑砂带的作用，还要承受工件与砂带接触所产生的压力。其次，接触轮在运转过程中，如果由于固定不稳或是本身一端磨损导致运转偏离，那么这种偏离误差将会通过砂带传递到工件的加工上，导致工件加工过程中的稳定性差，从而其表面质量肯定降低。最后，驱动轮的外缘和砂带接触处一定要有足够的摩擦力，这样在加工过程中才能保证其传递磨削加工过程中所要达到的磨削功率。可见其是关键的部件。 接触轮的材料选择钢材作为轮芯，然后在金属外缘包上一层橡胶弹性材料，最外层材

26、料的性能和形状在磨削加工时，对所加工材料的切除率以及加工质量有着直接关系。材料的软硬度对应于不同的加工场合，软的材料用于抛光加工，中等硬度材料用于一般的磨削加工，硬的材料用于精密磨削加工。软的材料切削力小，加工表面质量高，但定位精度低，硬的材料切削力大，加工精度高，但加工表面质量较低，表面粗糙度要高一些。表面形状可以可以做成平面的和齿形的，平面的形状可以保障接触轮通过砂带与加工工件更大面积的接触，有效提高加工精度和降低表面粗糙度，但切削能力相对齿形的表面有所降低。齿形的表面，切削能力强，加工效率高，但磨削加工的表面精度降低，粗糙度升高。本次选择硬度值一般的橡胶，其硬度值为邵氏硬度60，表面形状

27、为平面型,为了砂带的跑偏，设计中凸值为1.4。图3-3 接触轮3.3.3张紧轮的结构设计 张紧轮的结构设计，对于张紧轮的结构设计与驱动轮结构设计类似，张紧轮主要是在砂带磨削过程中起张紧砂带的作用，砂带是弹性体，没有一定的张紧力，则起不到磨削的作用，在整个磨削加工过程中，适当的张紧力是砂带进行磨削加工的前提条件，合适的张紧力将有力保障砂带磨削加工过程中的加工效率和加工质量，因此，张紧轮的作用在砂带磨削装置中的作用是显而易见的，本次张紧轮的材料选择钢材。图3-4 张紧轮3.4砂带磨头建模 首先，对整个磨头装置进行三维建模，三维建模在实际工程应用中越来越重视，进行三维建模可以很明显的观察整个装置的总

28、体情况，有利突破思维的局限性，特别是空间想象力薄弱时，更能有利于机械工程人员的工作开展。本次三维建模利用三维建模软件Pro/e5.0进行三维建模，如下图3-5和3-6所示为正视图和俯视图，很显然可以很清楚的观察整个结构。图3-5 砂带磨头三维模型正视图图3-6 砂带磨头三维模型俯视图 除此之外，进行了二维装配图的建模，锻炼实际工程应用中的绘图能力，总体装配图如下图3-7所示。图3-7 二维总装图4砂带磨削铝合金表面粗糙度分析 恒定表面质量的指标有表面力学性能和粗糙度，粗糙度是最主要的指标，本次通过砂带磨削铝合金端面试验，应用数理统计的方法系统分析不同磨削条件下砂带磨削铝合的表面粗糙度的影响规律

29、，有关砂带磨削铝合金表面粗糙度的因索有很多，本次试验中以一定砂带速度进行试验，主要对砂带粒度、工件转速、磨削深度、进给量四个工艺参数进行分析，为了利用少量的试验次数达到良好的试验效果，又能得到相关的结论，就选用正交实验方法来进行整个试验方案的设计，再根据试验方案进行砂带磨削加工试验，最后对加工表面进行测量，并对测量结果进行分析，得到相关结论。4.1试验条件 （1）本次试验是在XK7132A数控铣床的基础上进行的，在数控铣床的平台上用压板夹紧砂带磨削装置，进行铝合金端面的磨削。（2）所用砂带磨头的规格参数为：额定电压 220V50HZ额定功率 750W转速 1420r/min （3）所用砂带为氧

30、化铝磨粒砂带，粒度为60、120、180不同的粒度砂带，如下图4-1所示。图4-1 砂带 （4）试件为铝合金材料如图4-2所示。图4-2 试验件（5）测量仪为JB-4C精密粗糙度仪如图4-3所示。图4-3 粗糙度精密测量仪4.2正交试验方案的设计4.2.1正交试验简介 本次砂带磨削采用正交试验方案进行试验，正交试验是在科学研究中，以及实际应用中被广泛采用的试验分析方法，可以在利用少量的试验次数，在较短时间内，达到所要求的试验目的。正交试验适用于多因素试验研究，在确定试验指标后，确定影响指标的多种因素，再根据各因素不同的水平数，选择合适的正交试验表进行试验，根据试验结果利用数理统计的方法进行数据

31、分析，找到多种因素中对指标影响显著的主要因数，针对主要因素的不同水平，可以找到达到最佳指标的主要因素的水平。4.2.2正交试验设计的原理 正交试验的指标是指为了实验目的特定考察的衡量试验结果好坏的特性值，比如表面精度、粗糙度等。正交试验的因素指影响试验指标的原因，如影响表面粗糙度的因素有切削力的大小，工件进给量等，因素一般用A、B、C等表示。正交试验的水平是指不同因素处在不同的状态或条件下，比如砂带的速度高低，磨料粒度的粗细，磨削加工时进给量的大小等，因素的不同水平一般用数字1、2、3等表示。 正交试验设计的原理，本次利用正交试验，就是分析砂带磨削铝合金材料时，影响工件表面粗糙度的三个因素：砂

32、带速度、磨粒粒度和进给量，对于试验指标表面粗糙度的影响。如果对于每个因素确定三个不同的水平，按照常规的试验方法，那么需要做组试验，如果是11因素，3个水平，进行全方位试验则需要做组试验，可见进行全方位试验时，特别是多因数，多水平的试验，工作量是巨大的。那么有没有可以减少试验次数，又可以达到试验效果的试验方案呢？正交实验方法就是一种利用少量关键试验次数，达到所需的试验效果。对于试验的任意两个因数之间不同的水平进行试验的次数是相同的，如3因素3水平试验就只需要做9组试验，这样就大大减小了工作量，既能达到试验目的，又能在得到良好的试验结果的条件下，节约时间和试验成本。4.2.3正交试验表 正交试验表

33、是进行正交试验的基本工具，进行正交试验时，按照正交表格的安排进行每组试验，用符号代表正交表格，其中代表正交试验表，表示总共需要做多少组试验，表示影响试验指标的因素的个数，表示每个因素的水平数，如表可进行三个因素，每个因素两个水平，共四组试验，如表4-1所示。表4-1 正交表因素试验号ABC试验结果1111a2122b3212c4221d通过上面的正交试验表可以看出正交试验表安排时的特点，首先，每个因素中不同水平出现的次数相同，其次，任意两个因素之间不同水平都要相互搭配，且相互配合的次数相同12。4.2.4正交试验方案的确定 本次要进行的砂带磨削试验，确定的试验指标是砂带磨削铝合金时，加工完成后

34、工件的表面粗糙度，在砂带速度一定的情况下，影响工件表面粗糙度的因素主要有工件的进给量，磨削深度，工件转速，砂带的磨粒粒度，四个因素，每个因素确定三个水平，得因素水平表4-2。表4-2 因素水平因素水平进给量A/（mm/min）磨削深度B/（mm）工件转速C/（r/min）砂带粒度D（）150.252000602100.525001203150.753000180根据本实验是四因素三水平的试验，选用正交表安排试验，将每个因素排在不同的列，对应的是列号，就得到表头设计（见表4-3）。表4-3 表头因素ABCD列号1234设计好表头之后，就设计正交试验方案，将所选正交表中每列的水平数字1、2、3换成

35、对应因素的实际水平值，就完成了正交试验方案的设计，将试验结果放在表的最后一栏，如表4-4。表4-4 正交方案及试验结果表头设计ABCD列号试验号1234粗糙度/um11(5)1(0.25)1(2000)1(60)0.268212(0.5)2(2500)2(120)0.154313(0.75)3(3000)3(180)0.15642(10)3120.142521230.245622310.19073(15)2130.195833210.145931320.3244.3试验结果及分析13 本次试验在学校金工实习中心数控车间完成铝合金表面砂带磨削加工试验后，用JB-4C精密粗糙度仪进行磨削表面进行粗

36、糙度测量，然后对结果进行分析计算得到极差分析表4-5。表4-5 极差分析结果因素ABCD实验结果列号试验号1234粗糙度/um11(5)1(0.25)1(2000)1(60)0.268212(0.5)2(2500)2(120)0.154313(0.75)3(3000)3(180)0.15642(10)3120.142521230.245622310.19073(15)2130.195833210.145931320.324T10.57800.60500.60300.8370T20.57700.54400.62000.5390T=1.819T30.66400.67000.59600.4430优水

37、平A2B2C3D3R0.0870.1260.0240.394主次顺序DBAC 由计算结果可知，从表中可以看出，各因素的极差值，其说明了随着各因素水平的变动引起指标表面粗糙度值的变动幅度，极差越大说明该因素对粗糙度影响越大，由极差值的大小可以得到各因数对于指标表面粗糙度的影响主次顺序为，即对于表面粗糙度的影响最大的是砂带粒度，其次是磨削深度，再是进给量，最后是工件转速。根据优水平和主次顺序，就可以得到各因素的优水平组合，也就是最佳的试验方案，本次试验最佳的试验方案为。 为了更好的观察每个因素对表面粗糙度的影响，得到因素和指标的关系图，如图4-4所示，对于四个因素，首先，对于进给量总体趋势为：当进

38、给量不断增加时，粗糙度值也相应地会变大。其次，对于磨削深度，随着磨削深度的增加，粗糙度值先减小后增大，总趋势是增大。然后，对于工件转速，随着转速的增加，粗糙度值先增大后减小，总体趋势是减小。最后，对于砂带粒度，随着粒度变细，粗糙度值逐渐减小，砂带粒度越细，表面粗糙度值越小。图4-4 各因素与指标相关关系通过以上的极差分析和因素指标关系图，基本对各因素和指标粗糙度值的关系有了一个判定，为了更精确的对结果进行分析，那么再对试验结果进行方差分析，得到方差分析表4-6。表4-6 方差分析方差来源偏差平方和自由度方差F值F显著性因素A0.001728.3144e-00416.3742F0.05（2,2）

39、=19因素B0.002620.001326.0635F0.01（2,2）=99显著因素C1.0156e-00425.0778e-0051.0000因素D0.028120.0141277.0853高度显著误差e1.0156e-00425.0778e-005总和0.03268 由表可见，因素D高度显著，因素B显著，因素A和因素C不显著，也就是砂带粒度对于表面粗糙度的影响最明显，其次是磨削深度，进给量和工件转速的影响较小，在铝合金材料的磨削加工过程中，为了得到较好的表面质量，较低的粗糙度值，那么首先要选用合适的砂带粒度，再就是对磨削深度的合理确定。5结论与展望5.1结论 本文对砂带磨削铝合金的磨削原

40、理、磨削试验装置、表面粗糙度等方面进行了系统的分析，得出如下结论: 运用正交试验对砂带磨削铝合金的表面粗糙度进行了试验研究，对表面粗糙度影响最显著的是砂带粒度，其次是磨削深度，工件转速和进给量影响较小。砂带粒度越细，铝合金表面粗糙度值降低，磨粒越细，在磨削加工过程中，产生的划痕和凸起部分也就越细越小。磨削深度越深，铝合金表面粗糙度会随之有所增大，由于磨削深度的增加，那么砂带磨粒磨损就会加快，随着砂带的磨损，砂带磨削能力就会逐渐降低，砂带的磨削能力降低了，在砂带与待磨削区域相互作用中，待磨削的部分不能在本应被切除的时间被切除，切除被不断延后，那么在砂带与工件接触中就会引起振动，在磨削加工过程中有

41、了振动，那么表面粗糙度就会随之增大。工件进给量和工件转速对铝合金表面粗糙度有一定影响，总体情况是进给量增加，铝合金表面粗糙度值就会上升。工件转速不断变大，铝合金表面粗糙度值就会降低。5.2展望 砂带磨削铝合金工艺分析的初步探讨己经结束了，在整个毕业设计过程中，学到了许多新知识还有掌握了科学的试验方法，认识到在科研工作中，不仅要有丰富的知识，以及系统的思维，还要有严密的思维和敢于去创新。除此之外，对于课题的选择不用太大，将某一方面的问题进行深入的研究，得到有用的结论是最实际的。通过本次工艺试验，得到了在砂带速度一定时对于铝合金表面粗糙度影响的因素关系，有利于实际加工过程中，对于提高表面质量也即是减小表面粗糙度值，着重考虑砂带粒度，其次是磨削深度，并综合考虑工件进给量和工件转速。本课题所要研究的问题还有很多，受到客观条件的限制以及自己能力和时间有限，还有许多问