淺談研磨時精度偏差的原因-砂輪磨耗

2014-08-15
淺談研磨時精度偏差的原因-砂輪磨耗

砂輪磨耗是一件需要考慮的重要問題,因為它是影響對工件尺寸的精準度主要原因之一,此一現象與一般的車銑床切削刀具磨耗相似。
一般砂輪磨耗來自於三種不同的機制:顆粒磨損磨耗、顆粒破壞、膠合破壞

1.顆粒磨損磨耗(Particle abrasion wear):在加工研磨過程中,原來砂輪顆粒的銳利切邊將變鈍磨平,此現象類似於一般切削刀具的刀腹磨耗現象,此一起因於顆粒和工件材料間的交互作用,
包括物理和化學反應,這些反應相當複雜,包括:擴散、化學腐蝕或顆粒變質、顯微破壞、塑行變形和軟化等現象。

當磨粒和工件兩種材料間部互不起化學作用時,則砂輪的磨耗將會降低;又當材料越不活潑越不會起作用時,則工件和顆粒間也比較不會產生附著現象。
例如,氧化鋁對鐵較不活潑,用它來研磨鋼料的磨耗速率將遠比使用碳化矽鑽石低。另一方面,採用碳化矽來研磨鐵金屬,磨料容易脫落,所以不適於用來研磨鋼料;
立方氮化硼與鋼料不起化學作用,所以較適合。

因此,若欲得到低磨損磨耗水準,磨料的選用標準要依據顆粒和工件之間的反應性以及它們相對間的機械特性(韌性硬度),此外,研磨條件和切削液的使用,同樣也會對磨粒和工件間的交互作用產生影響。

2.顆粒破裂(grain fracture):因為磨料顆粒具有脆性,其在研磨加工中的破裂性質是一項值得重視的問題,磨耗平面落過度磨損,顆粒將會變鈍,如此,將使得研磨工作變得沒有效率且溫度容易產生升高的情況。

一般理想的狀況,在普通研磨速度中,工作中的顆粒應該適度地破裂以便呈現出具銳利切邊的新顆粒,當有鈍化的顆粒破裂時,也能同時產生相當數量的新顆粒,維持砂輪保有銳利的切邊,故磨料的易脆性對砂輪的有效研磨是重要的因素。

3.膠合破裂(bond fracture):在研磨過程中,膠合強度也是一項重要的因素,如果顆粒膠合太牢固,將使得鈍化的顆粒不易脫落,這種現象將阻止砂輪與工件接觸面之間的新顆粒出現,
始磨削效果降低。另一方面,若膠合強度太弱,則顆粒將很容易脫落,導致增加砂輪的磨耗速率,此時,維持加工尺寸的準確性較困難。

一般而言,針對膠軟膠合強度砂輪,建議用來研磨較硬的材料,以便降低工件的殘留應力和熱損害;而較硬等級的砂輪則建議用來研磨較軟的材料及採用高速大研磨量來加工。

砂輪規格標準註記表
範例: PS  ─  A  ─  80  ─  L  ─  7  ─  V  ─  6N
                        前置號碼       磨料種類       磨料顆粒         等級           結構       膠合種類    製造者的紀錄
                                大小
前置號碼:製造者的符號(表示磨料的確實種類)           磨料種類:A-氧化鋁 、 C-碳化矽
磨料顆粒大小:粗     中      細     極細
                         8      30      70     220
                        10     36      80     240
                        12     46      90     280
                        14     54     100    320
                        16     60     120    400
                        20              150    500
                        24              180    600
等級:軟                                  中等                                  硬
          A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

結構:密                           中等                          鬆
          1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 等(選用)

膠合種類:B  樹脂法           R  橡膠法
                BF 強化樹脂法   RF 強化橡膠法

                E  蟲膠法           S  矽酸鹽法
                O  氧化氯           V  瓷質燒結法     
               


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