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难磨材料砂轮选择要点及两种材料研磨

难磨材料砂轮选择

难磨材料砂轮选择要点及两种材料研磨

所谓的难研磨材料指的是研削的阻力大,研磨温度高,不容易得到良好的面粗度,造成砂轮寿命缩短等现象的材料。(常见的难研磨材料及特性如图)

难磨材料砂轮选择

热传导率小及加工硬化性大的材料:(不锈钢、超耐热合金、钛合金、耐热钢、高锰钢)

虽然一般选择比较硬的磨料。不过由于这些材料对研磨温度的反应大,如何透过砂轮的结构以及研磨条件,切削液等选择,让研磨温度下降也是另一个考量方向。

难磨材料砂轮选择

延展性大的材料:(纯镍、纯铜、纯铝、纯铁)

对砂轮最大大伤害就是会造成砂轮气孔堵塞,因此一般选择气孔较多或较大的砂轮规格,但如何兼顾砂轮的保持力就是相对应的难题所在。

难磨材料砂轮选择

热膨胀率大的材料:(不锈钢3系列、铝合金、各类薄工件)

一般与延展性的材料属同一类,气孔率会是主要的选择方向。但是结合剂的种类,磨料的作用能否同时产生散热作用? 如果可以,就是加分的选项。

难磨材料砂轮选择

内含磨料或复合材料:(高硅铝合金、FRP)

通常软硬不均,如果有铁系及非铁系材料混合,更需要注意与磨料的化学变化。选择上会依占比率较高的材料来选择,如果比例差不多,混合磨料会是另一个解决方法。

难磨材料砂轮选择

抗拉强度高的材料:(高强度钢、模具钢)

重点是如何保持砂轮的切削力,CUBITRON (RZ)陶瓷氧化铝的微破碎效果,会是传统磨料中很好的答案。

难磨材料砂轮选择

高硬度、高脆性材料:(陶瓷、玻璃、石英、超硬合金)

在钻石及CBN等超级磨料问世后,基本上可以有不错的效果。但是,当选择细粒度,表面粗糙度要求高,或需要镜面研磨时,如何解决散热问题,会是一大难题。

难磨材料砂轮选择

软材料方面:(橡胶,树脂)

加大气孔率是基本的认知,但是如果能够加大单一气孔的大小,也会有不小的帮助。要特别注意的是,这类的加工多数要求大进给量,因此,在气孔放大的同时,同时需要留意砂轮结合剂的强度,以避免砂轮破裂等危险状况发生。

难磨材料砂轮选择

难磨材料砂轮选择

综合来说针对难研磨材料,必须根据材料的特性来调整砂轮的规格。砂轮的建议规格如下表,但细部规格,需要依加工方式来微调。

两种材料研磨

同时研磨钨钢与模具钢的解决方法(两种材料研磨)

某些模具或工件因为功能的需求,会有钨钢与模具钢同时存在的状况。由于材质硬度以及材料特性的不同容易造成一些研磨问题。下面我们分别依照硬度和特性来看会产生什么研磨问题:

两种材料研磨

两种材料研磨之材料硬度不同

表上蓝色分别代表钨钢与热处理模具钢的硬度,左边深红色则是包含钻石及CBN等磨料的硬度。

要发挥好的研磨效果磨料的硬度应该是被磨削物的3~4倍。CBN磨料大约只有钨钢的2倍多,虽然适合研磨热处理的模具钢,但研磨钨钢就相对吃力许多。

两种材料研磨

具体问题就是CBN的磨料会很快钝化,磨粒无法顺利下切,研磨抵抗提高,温度上升,容易有震动,刮伤,面粗度不佳,出现明显刀痕等状况。

同时由于材料的硬度不同,在相同进刀量的情况下,工件被移除的体积大不相同,也就会连带造成平面度不佳的结果。既然如此那么选用钻石来研磨不就没有硬度的问题了吗?

两种材料研磨

两种材料研磨之材料特性不同

的确按照上图的硬度表,可以知道钻石的硬度高于钨钢四倍,自然也高于模具钢四倍以上!所以,如果以钻石当磨料,硬度方面是没有问题的。然而,问题是出现在钻石并不适合研磨模具钢!

两种材料研磨

钻石是碳组成,而模具钢含铁,属于铁系材料,研磨时会产生下列的化学变化:

C(Sic)+铁(Fe)+氧气(O2) → SiO2 + FeC

原本极高硬度的钻石在这个化学反应后,变成了SiO2,硬度会大幅度降低!钻石磨料的损耗也会加速并且钝化。

虽然研磨钨钢时没有问题,但在接触到模具钢时反而会有无法顺利研削的状况。

具体问题也就是:研磨抵抗提高、温度上升、容易有震动、刮伤、面粗度不佳、出现明显刀痕等状况。

CBN磨料硬度不够,钻石磨料又有化学反应,那不就没有解决的方法了?

两种材料研磨

两种材料研磨其实可以这么解决:

①采用混合磨料_CBN+DAI=TDM

混合CBN与钻石,就同时具备有两种特性,也就可以互相弥补双方的缺点!虽然,混合磨粒烧制成砂轮的困难度很高,不过,我们已成功克服!能够稳定地生产出混合CBN与钻石的砂轮!

两种材料研磨

②磨粒层气孔技术

两种磨粒研磨时,具体的问题起源,都在于研磨抵抗高,温度提升。

因此,我们利用独特的气孔技术,气孔植入结合剂层中,这样一来可以大幅减少研磨阻力。同时,气孔也提供了良好的散热机制,这样一来,就可以降低同时研磨两种材质,所产生的不良效应。

两种材料研磨

两种材料研磨实际案例

①平面研磨

磨床:冈本157EX

砂轮:TEIKEN 3A1 400 x 50 x127 x 30u x 3x x BT3 TDM 170 L 75 B2

工件材质:钨钢+铁

工件尺寸:34 x 15 x 183

客户心得:

研磨力很好,相较于之前只用钻石研磨,面粗度也改善很多。

②平面研磨

磨床:日本黑田

砂轮:1A1 200 x 12 x 31.75 x5x TDM 200 M 75 B2K2

工件材质:钨钢+SKS2(HRC60)

工件尺寸:40x10x1.2-1.5mm 排列

客户心得:研磨纹路减少,同时修整次数也大幅减少,以前使用单一钻石磨料时,因为磨料钝化很快,需要一直修整,使用TDM砂轮后,加工效率大幅度提升了。

本文来源于生尧砥研Facebook,经由南京群基整理发布,生尧砥研致力于研磨、抛光、产品、技术、解决方案。生尧砥研有限公司:台湾省台中市北区文心路四段200号10楼之8、 04-22950405、上海市长宁区延安西路895号26楼F座、021-32181628、

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