認 識 傳 統 砂 輪 規 格 講 師 汪 師 弘 行 政 院 勞 工 委 員 會 職 業 訓 練 局 北 區 職 業 訓 練 中 心 Tel: 02-89903608 ext. 336 E-mail:shong6656@hotmail.com Myblog:http://tw.myblog.yahoo.com/machining-teaching/ 大 綱 第 一 章 砂 輪 基 本 認 識 第 二 章 砂 輪 的 選 擇 第 三 章 砂 輪 製 造 方 法 第 四 章 砂 輪 標 示 與 訂 購 規 格 -1- -2-
第 一 章 砂 輪 的 基 本 認 識 砂 輪 (Grinding wheel) 是 由 許 多 多 角 型 的 微 小 磨 料 顆 粒 與 結 合 劑 混 和 後, 經 由 壓 製 成 形 燒 結 而 成, 利 用 其 微 細 脆 硬 的 磨 料 顆 粒 為 切 刃 的 切 削 工 具 以 工 業 界 常 用 的 砂 輪 發 展 史 來 看, 可 分 為 兩 大 類 :( 一 ) 傳 統 型 砂 輪 : 氧 化 鋁 (Al2O3 Al2O3) 或 碳 化 矽 (SiC SiC) 砂 輪, 見 圖 1-1(a) 1(a);( 二 ) 非 傳 統 型 砂 輪 : 鑽 石 (SD SD) 或 立 方 晶 氮 化 硼 (CBN CBN) 砂 輪, 見 圖 1-1(b) 1(b), 前 者 適 用 於 一 般 金 屬 材 料 或 刀 具 材 料 ; 後 者 專 用 於 難 切 削 材 料, 如 陶 瓷 金 屬 刀 具 或 玻 璃 等 砂 輪 磨 削 原 理 由 於 砂 輪 是 磨 利 刀 具 的 工 具 之 一, 其 輪 面 上 的 每 一 顆 磨 粒 都 是 極 硬 及 脆 且 耐 溫 的 小 礦 粒, 磨 削 時 每 顆 銳 硬 的 小 礦 粒, 會 以 時 速 將 近 100 公 里 的 切 削 速 度 通 過 工 作 物 的 表 面, 加 工 當 中 會 產 生 磨 屑, 其 磨 屑 包 括 工 件 的 微 小 屑 片 及 因 為 鈍 化 而 脫 落 的 磨 料 如 圖 1-2 所 示 : -3- -4-
磨 削 時 會 產 生 的 現 象 一 是 火 花 現 象, 磨 屑 是 以 瞬 間 高 溫 脫 離 砂 輪 面, 脫 離 的 瞬 間 會 迅 速 的 與 空 氣 中 的 氧 化 合, 就 是 所 看 到 的 火 花, 產 生 原 因 是 磨 屑 與 金 屬 在 空 氣 中 燃 燒 的 結 果, 因 表 面 積 小 故 冷 卻 速 度 也 快, 並 不 會 對 人 體 皮 膚 燒 燙 傷 二 是 熱 量 現 象, 磨 削 時 會 在 磨 屑 與 工 件 面 產 生 熱, 這 種 熱 會 降 低 材 料 的 疲 勞 強 度 與 薄 件 變 形, 溫 度 過 高 時 也 會 使 金 屬 的 表 面 產 生 燒 焦 變 色, 對 已 淬 火 硬 化 的 機 件 亦 會 發 生 退 火 現 象 所 以 磨 削 的 過 程 中, 需 充 分 的 冷 卻 以 防 止 上 述 可 能 發 生 的 問 題 第 二 章 砂 輪 的 選 擇 砂 輪 的 選 用, 以 被 研 磨 的 材 料 成 為 主 要 的 關 鍵, 理 想 的 砂 輪 應 具 備 好 的 銳 度 與 硬 度 條 件 之 外, 當 磨 料 顆 粒 鈍 化 後, 是 否 會 從 結 合 劑 自 動 脫 落, 使 砂 輪 隨 時 呈 現 良 好 的 銳 利 狀 態 故 砂 輪 的 選 用 需 要 考 慮 以 下 幾 點 因 素 : (1) 磨 料 種 類 (4) 磨 料 組 織 (2) 粒 度 (3) 磨 料 結 合 度 (5) 製 造 方 法 -5- -6-
磨 料 種 類 傳 統 的 磨 料 顆 粒 有 兩 大 類 : 氧 化 鋁 (Al2O3) 或 碳 化 矽 (SiC) ; 非 傳 統 型 的 磨 料 顆 粒 也 有 兩 類 : 鑽 石 (SD) 或 立 方 晶 氮 化 硼 (CBN), 兩 者 之 間 差 異 與 選 用 以 表 2-1 所 示 表 2-1 磨 料 種 類 磨 料 粒 度 ( 粗 細 ) 磨 料 的 大 小 稱 為 粒 度, 以 篩 網 目 的 號 數 表 示, 即 在 25.4mm 長 的 直 線 所 擁 有 的 篩 孔 數 目, 以 磨 粒 能 通 過 此 篩 孔 的 最 大 顆 粒 表 示 之, 例 如 粒 度 #60 60, 表 示 能 通 過 每 25.4mm 長 60 個 篩 孔 的 顆 粒 磨 粒 號 數 越 大, 其 粒 度 越 細, 細 的 磨 粒 適 用 於 精 磨 作 業 或 脆 硬 材 料 的 磨 削 ( 細 磨 粒 可 以 減 小 磨 屑, 增 加 與 加 工 面 接 觸 的 磨 粒 數 ), 粗 磨 粒 則 適 用 於 粗 磨 作 業 或 者 軟 韌 材 料 的 磨 削 ( 粗 磨 粒 可 以 增 大 磨 屑, 加 大 切 削 量 ) 磨 料 粒 度 參 考 表 -7- -8-
磨 料 結 合 度 ( 硬 度 ) 一 顆 顆 磨 料 粒 需 以 結 合 劑 結 合 之, 而 黏 結 磨 料 粒 間 的 結 合 力 之 強 弱 稱 為 結 合 度 結 合 度 強 的 砂 輪 磨 粒 受 力 不 易 脫 落, 表 示 此 砂 輪 的 硬 度 高, 高 硬 度 的 砂 輪 於 使 用 依 段 時 間 後, 常 需 以 修 整 器 修 整, 方 能 使 得 新 的 磨 粒 呈 現 ; 反 之, 結 合 度 弱 的 砂 輪, 舊 磨 粒 易 脫 落 但 砂 輪 的 壽 命 時 間 亦 短, 業 界 稱 呼 的 軟 硬 砂 輪, 是 指 結 合 度 的 強 弱, 而 不 是 磨 粒 本 身 的 硬 度 且 砂 輪 軟 硬 選 擇 的 原 則 : 硬 砂 輪 適 合 使 用 於 軟 質 材 料 或 小 面 積 工 件 的 磨 削, 而 軟 砂 輪 適 於 硬 質 材 料 或 大 面 積 工 件 的 磨 削 參 考 表 2-3 的 結 合 度 等 級 磨 料 組 織 ( 氣 孔 ) 磨 粒 與 磨 料 之 間 有 適 當 的 空 隙, 當 進 行 磨 削 時 磨 屑 會 暫 存 於 磨 粒 的 空 隙 中, 隨 後 受 離 心 力 作 用 而 飛 脫, 使 各 磨 粒 仍 維 持 著 磨 削 作 用, 組 織 代 號 越 小 者, 磨 料 粒 的 含 量 均 越 高, 表 示 該 砂 輪 越 密 疏 組 織 砂 輪 內 部 氣 孔 比 較 多, 磨 粒 接 觸 加 工 面 比 較 少, 排 屑 容 易, 故 適 合 粗 磨 作 業 或 軟 質 材 料 的 磨 削 反 之, 密 組 織 砂 輪 則 適 合 精 磨 作 業 或 硬 質 材 料 的 磨 削 磨 料 組 織 表 -9- -10-
第 三 章 - 砂 輪 製 造 方 法 磨 粒 與 磨 粒 之 間 的 的 結 合 方 式, 就 是 砂 輪 的 製 造 方 法, 工 業 界 常 用 的 6 種 材 料 作 為 結 合 磨 粒 的 方 法 : ( 一 ) 黏 土 法 ( 代 號 V) ( 三 ) 蟲 膠 法 ( 代 號 E) ( 五 ) 樹 脂 法 ( 代 號 B) ( 二 ) 水 玻 璃 法 ( 代 號 S) ( 四 ) 橡 膠 法 ( 代 號 R) ( 六 ) 金 屬 法 ( 代 號 M) 1 黏 土 法 ( 代 號 V): 細 說 製 造 方 法 ( 一 ) 以 黏 土 和 磨 粒 混 合 壓 成 砂 輪 形 狀 後 燒 結 而 成, 具 高 強 度 多 孔 性 及 耐 潮 濕 等 特 性, 工 業 上 有 75% 的 砂 輪 以 此 法 製 造, 粗 精 磨 作 業 皆 適 合 2 水 玻 璃 法 ( 代 號 S): 以 矽 酸 鈉 與 磨 粒 混 合, 至 於 金 屬 模 中 拍 實, 待 乾 燥 後 取 出 燒 結 而 成, 因 烘 烤 溫 度 不 高 ( 約 260 ), 故 砂 輪 的 變 形 量 極 少, 適 合 製 造 大 尺 寸 的 砂 輪, 此 法 所 製 成 的 砂 輪 適 合 低 溫 磨 削, 如 刀 具 磨 銳 的 作 業 3 蟲 膠 法 ( 代 號 E): 先 以 磨 粒 與 蟲 膠 在 蒸 汽 爐 中 混 合, 使 各 磨 粒 均 附 上 一 層 蟲 膠, 再 置 入 加 熱 的 金 屬 模 中 加 壓 成 形, 最 後 烘 烤 於 150 的 爐 中 而 成 此 法 所 製 成 的 砂 輪 具 有 極 高 的 強 度 和 彈 性, 常 用 於 曲 軸 凸 輪 面 的 精 磨 作 業 -11- -12-
4 橡 膠 法 ( 代 號 R): 細 說 製 造 方 法 ( 二 ) 以 生 橡 膠 加 入 硫 磺 為 硬 化 劑 與 磨 粒 混 合 後, 再 以 熱 滾 子 滾 壓 制 適 當 的 厚 度, 以 模 子 切 成 輪 形 後 在 壓 力 下 加 熱 硬 化 而 成 因 橡 膠 極 富 彈 性 故 可 製 成 極 薄 的 輪 盤 此 法 所 製 成 的 砂 輪 適 合 高 速 磨 削 場 合, 如 桿 料 鋸 切 或 鑄 件 澆 冒 口 的 去 除 等 工 作 5 樹 脂 法 ( 代 號 B): 以 熱 凝 性 樹 脂 為 結 合 劑, 加 入 液 體 與 磨 粒 混 合 後, 在 金 屬 模 中 成 形 後 烘 烤 而 成 此 法 所 製 成 的 砂 輪 具 有 極 高 的 硬 度 和 強 度, 亦 適 合 高 速 磨 削 的 場 合, 除 一 般 用 途 外, 對 於 鑄 件 或 鋼 錠 的 修 整 及 粗 磨 亦 常 使 用 6 金 屬 法 ( 代 號 M): 此 法 以 高 溫 的 銅 黃 銅 或 鎳 為 結 合 劑 與 鑽 石 或 金 鋼 石 磨 粒 混 合, 並 以 電 鑄 法 或 粉 末 冶 金 法 製 成 鑽 石 砂 輪 或 金 鋼 石 磨 輪, 此 法 所 製 成 的 砂 輪 具 有 極 高 的 硬 度, 適 合 任 何 高 硬 度 的 刀 具 或 難 削 材 料 的 研 磨 第 四 章 - 砂 輪 標 示 與 訂 購 規 格 D: 外 輪 緣 直 徑 455mm T: 中 心 孔 徑 205mm H: 砂 輪 片 厚 度 228.6mm WA: 磨 料 ~ 氧 化 鋁 Al2O3 80: 磨 料 粒 度 ( 粗 細 )~ 細 粒 L: 磨 料 結 合 度 ( 硬 度 )~ 中 硬 5: 磨 料 組 織 ( 氣 孔 ) ~ 中 組 織 V: 製 造 方 法 ~ 黏 土 法 -13- -14-
規 格 --- WA 46 K 5 V 尺 寸 --- 355 x 38 x 127 WA 46 K 5 V 1 A 磨 料 粒 度 結 合 度 ( 硬 度 ) 組 織 ( 氣 孔 ) 製 法 形 狀 緣 形 A 灰 黑 色 橘 紅 色 16 20 1 24 2 36 3 PA 淺 粉 紅 色 46 粗 軟 小 4 A V 瓷 質 結 合 法 60 E 5 B RA 紫 紅 色 100 F 0 6 C 120 G 1 7 D GC 淺 綠 色 WA 白 色 AA 白 色 灰 白 色 CX 水 藍 色 C 黑 色 150 H 2 8 E B 樹 脂 結 合 法 180 I 3 9 F 220 J 4 10 G 240 K 5 11 H 280 L 6 12 I R 橡 膠 結 合 法 320 M 7 13 J 400 N 8 14 K 500 O 9 16 L 600 P 10 20 M 氧 化 鎂 結 合 法 800 O 11 21 N 1000 R 12 22 P 1200 S 13 23 業 界 使 用 傳 統 規 格 砂 輪 表 ( 一 ) 棕 色 1500 T 14 2000 U CBS 彈 性 樹 脂 結 合 法 24 25 2500 細 硬 大 26 灰 色 3000 50 4000 60 業 界 使 用 平 面 砂 輪 推 薦 表 ( 二 ) -15- -16-
參 考 文 獻 汪 師 弘 (2010 2010) 汪 老 師 機 械 加 工 教 學 部 落 格 網 址 : http://tw.myblog.yahoo.com/machining-teaching/ teaching/ 中 國 砂 輪 網 站 嘉 寶 砂 輪 網 站 網 址 :http://www.kinik.com.tw/ 網 址 : http://www.carbo.com.tw/index.htm -17-