研磨加工技术一二章

第一章 平面研磨 研磨加工教研組制作 ‧1‧ 第一章 平面研磨 在精密成型研磨中，平面研磨是最基礎，也是最重要的加工。雖然加工簡單，但是對于精密研磨加工來講，要使平面的尺寸、平面度、面粗度達到嚴格的產品要求，必須要有一套正确合理的加工方法及加工技巧才能應付自如。 平面的檢測項目有：尺寸公差,平面度,面粗度。 檢測設備有：分厘卡、高度規、卡尺、量表、大理石平台及面粗度標准塊。 平面加工有大有小，有厚有薄。在研磨加工中，大而薄的工件是較難加工的，而且此類工件在模具行業中應用較廣(如各類模板)。此類工件的加工建立在普通平面加工的基礎上。接下來我們先講解一般的平面加工。 第一節 砂輪底部的修整 1.1修整的概念 平面加工是所有成型研磨之基礎,平面的好坏直接影響到成型尺寸之精度,進而影響整個產品的品質.因此,研磨出一個好的平面是進行所有成型加工的首要條件。 磨削成功的關鍵是砂輪選擇適當,適合於所要磨削的材料和磨削種類﹐但是為使任一砂輪具有最大的材料磨除量並磨成滿意的光潔第二章 正角研磨 ‧2‧ 研磨加工教研組制作 度﹐砂輪磨削麵必須保持高度磨削效率。因此砂輪的削正(truing)和削銳(dressing)顯屬十分重要﹐削正和削銳是兩個常常互換使用的名詞。 1.1.1削正 是一種成形工作﹐是給與砂輪以專有形狀﹐使其磨削麵與砂輪心軸軸線成為同心圓﹐並使砂輪磨削麵與輪軸線平行.如圖1所示。砂輪面上的角度﹑特別形狀或輪廓即在砂輪面上修整成形﹐當形狀或輪廓未達到所規定的限度以內時﹐該砂輪應進行削正。

1.1. 1.1. 削銳 是去除砂輪面上磨鈍的磨粒使之產生新的銳刃﹐并移除

C.在砂輪面上削整成所要形狀 軸線 平行 軸線 砂輪面 砂輪面 A.使砂輪面與砂輪軸線平行 砂輪面 B.確使砂輪面與砂輪軸線為同心圓 圖 1 砂輪削正目的 C.在砂輪面上削整成所要第一章 平面研磨

研磨加工教研組制作 ‧3‧ 窩藏在砂輪面上的金屬磨屑﹐以使磨削良好的操作。砂輪削銳后﹐砂輪面上露出新的銳刃磨粒﹐恢復砂輪面的最大磨削效率﹐粗削銳可使材料磨除率快速﹐細削銳可使砂輪面稍微平滑﹐使精磨表面有較高的光潔度。 1.1.3砂輪需要削銳的時機 砂輪面應保持良好狀態﹐有下列情況發生時﹐應予以削銳﹕  因金屬磨削窩藏在砂輪面上﹐以致在工作物上留有砂輪填塞線。  在工作物表面上出現顫紋。  砂輪與工作物接觸時砂輪過度振動。  在磨削過程中產生過大的熱量。  在工作物表面上出現黑色或棕色燒傷痕跡。 1.1.4 削銳程度及其影響: 如削銳適當﹐將降低磨削工作中所產生的熱量,減少磨床和砂輪的應變﹑增加材料的磨除率。如將砂輪削成平滑﹐亦即鑽石修整器(修刀)在砂輪面上緩慢橫移時所得到磨削麵﹐則此時砂輪可用以磨成高度精細光潔度﹐但磨削效率不良﹐易在工作物上出現顫紋﹑燒傷和熱裂。

1.2修整的方法 第二章 正角研磨 ‧4‧ 研磨加工教研組制作 砂輪的修整主要用修整器來進行。其修整方法可分為徒手式操作及機械式操作﹐各依所要求准確度﹑表面光潔度和機器設備而採用。最常用的修整器可分為手持修整器﹑擠壓修整輥輪與鑽石修整器(詳細內容請參考<>)。目前﹐公司裏常用的修整工具有鑽石修整器和用軟性材料作修整。 下面以傳統砂輪(磨料為氧化鋁與碳化矽)與特殊砂輪(金剛石﹑CBN)為例來分別講述其底部修整過程。 1.2.1傳統砂輪的底部修整 傳統砂輪系指磨料為氧化鋁系與碳化矽系的砂輪﹐公司大量使用的是氧化鋁系的砂輪﹐主要是白色氧化鋁。這種砂輪具有良好的碎性及刃口的銳利度。適合於合金鋼﹑工具鋼的精密研磨與輕研磨。其常用的修整工具為鑽石修整器(以焊接﹑嵌入﹑燒結的方式將鑽石安裝在鋼制的柄上的一種修整器)。鑽石修整器種類較多﹐有單石式﹑多組式﹑多石式及叢集式。如下圖2所示﹕

A.單石式 B.多組式 C.多石式 D.叢集式 圖 2 鑽石削整器種類 第一章 平面研磨 研磨加工教研組制作 ‧5‧ 單石式修整器通常用以修整工具室用砂輪﹐多石式修整器修整速度快﹐多用於修整生產式磨床用寬砂輪。本公司目前使用的鑽石修整器有單石式與叢集式﹐而單石式修整器以刀柄直徑不同又有Φ10﹑Φ6﹑Φ3三種規格。 (1)單石修整器 單石修整器常用來修整13mm以下的傳統砂輪﹐其擺放如圖3所示。刀柄與刀座成75°左右角度為宜﹐使用中當鑽石尖磨損而漸漸變鈍，應適當轉動刀柄﹐使鑽石銳利的尖點始終朝上﹐以保証其修整效果。

固定螺絲 修刀座

單石削整器 砂輪運轉方向 約

圖3 第二章 正角研磨 ‧6‧ 研磨加工教研組制作 使用鑽石修整器﹐其橫送速度(即磨床前後小手輪轉動速度)對砂輪的修整與磨削具有較大的影響 ﹕橫送速度慢時砂輪面上的磨粒被削平使磨削效率降低 ﹐即材料磨除率減小﹐但可產生良好的表面光潔度﹔橫送速度快時﹐砂輪面的磨粒將被削成尖銳形﹐並有良好的磨削餘隙使材料磨除率增加﹐但表面光潔度較差。一般來講﹐砂輪底部修整時常用以下方式﹕ a.粗修平臺之砂輪修整轉速為2000rpm左右﹐進刀量0.005-0.010mm 。橫進速度快﹐一般取0.004m/s-0.006m/s。平臺是否要粗修﹐要根據其變形程度來制定。 b.精修平臺之砂輪修整轉速為2400-2600rpm﹐進刀量為0.001-0.002mm,橫進速度一般為0.003-0.004m/s。 c.粗磨一般工件之砂輪修整轉速為1600-2000rpm左右﹐進刀量為0.02-0.10mm。橫進速度為0.013-0.006m/s。 d.精磨工件之砂輪修整轉速為2400-2800rpm左右﹐進刀量為0.005-0.001mm。橫進速度0.004-0.002m/s﹐並視鑽石新鈍與加工

平台 鑽石削整器 第一章 平面研磨 研磨加工教研組制作 ‧7‧ 平面大小﹐砂輪削正後不進刀空修2-3遍或更多﹐以去除砂輪底部之浮粒達到控制工件光潔度之目的。 (2) 叢集式修刀 (多點修刀) 常用來修整厚度大于13mm以上的砂輪。如圖4所示﹕

1.2.2 特殊砂輪修整 特殊砂輪是指以BD砂輪為主的砂輪﹐主要是以工業鑽石或立方晶氮化硼作磨料所做成的鑽石砂輪和CBN砂輪。常用的有鑽石砂輪﹑CBN砂輪。其種類繁多﹐詳細資料請參考<>。 鑽石砂輪與CBN砂輪(合稱BD砂輪)在使用時也必須對其底部進

多點修刀 圖 4

砂輪旋 第二章 正角研磨

‧8‧ 研磨加工教研組制作 金屬黏結鑽石修刀

D=9mm

圖 5

行修整﹐與傳統砂輪相同﹐它也包含削正與削銳兩個過程。但是不同的是﹐BD砂輪削銳是將砂輪平滑表面上包圍在磨料附近的結合劑去除(傳統砂輪是將磨鈍的磨粒去除)﹐使磨料銳角能適當地露出砂輪表面以產生新的研磨能力。BD砂輪經過適當修整後﹐約90%以上的磨料將不斷地產生新銳角以利研磨工作﹐相對地氧化鋁砂輪則只有30%以下的磨料產生研磨作用﹐而其他的磨料則在削銳中脫落掉了。為了獲得良好的加工表面精度和所需形狀﹐一個經過正確削正的砂輪是必須具備的首要條件。 (1) 常用的削正工具介紹 常用削正工具與各種結合劑砂輪之間的適用性如下表示﹕ 樹 脂 金 屬 瓷 質 電 鑄 1.金屬黏結鑽石修刀 + 0 + N/A 2.單石鑽石修刀 0 - + N/A 3.動力回轉削正器 + + + N/A 4.剎車式削正器 + + - N/A 5.軟鋼/鉬鋼 0 - - N/A 6.電鑄/金屬結合鑽石塊狀工具 + + + N/A 7.碳化矽砂輪研磨 0 + - N/A

注﹕+推薦使用 0在某種情況下﹐可以使用

-不推薦使用 N/A不需削正或削銳。 a. 金屬黏結鑽石修刀(如圖5). a-1通常修刀的D=9mm或者較小些 第一章 平面研磨 研磨加工教研組制作 ‧9‧ (降低摩擦熱)。 a-2磨料粒度#=100/120。 a-3將修刀穩固地固定著﹐而砂輪每次進刀量不超過0.025mm。 a-4削正時通常在砂輪周邊塗上顏色以表示其修整裕度。當周邊所 標示的顏色全部被去除時﹐即可確定其砂輪已削正完畢。 b. 單石鑽石修刀 在過去單石式鑽石修刀﹐一般不被推薦用於CBN砂輪的整形﹐直到瓷質黏結法CBN砂輪製造出來被應用在研磨上時﹐其單石鑽石修刀的使用才較為普遍。.

c .動力回轉式削正工具(如圖7﹑如圖8﹑如圖9). 單石鑽 石修刀

單石鑽石修刀 圖6 第二章 正角研磨

‧10‧ 研磨加工教研組制作 它是被推薦廣泛應用於BD砂輪的削正﹐而此種削正工具很適合於較大直徑(超過200mm(8”))砂輪之削正。此工具的適應可分為十字軸或平行軸兩種方式﹐效率差不多﹐是削正大﹑小砂輪的方法中最有效的方法之一。常用來削正大砂輪﹑無心研磨砂輪﹑外圓研磨砂輪。而對樹脂﹑金屬和瓷質結合劑BD砂輪削正均相當有效。尤其對CBN

金屬黏結法鑽石砂輪 平行軸回轉 式削正工具

十字軸回轉 式削正工具

圖7 圖8 圖9