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07.17
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【磨力講堂】Turn Grinding周速度比對研磨阻力及表面粗糙度的影響(上)

Turn Grinding是一種透過砂輪軸與工件軸直交或傾斜的研磨方法,相對於傳統的外圓研磨,減少砂輪的切入深度與角度,使切屑變薄,從而達到改善表面粗糙度與抑制研磨阻力的效果,最常見的說法為「立軸外圓研磨」。




Turn Grinding是一種透過砂輪軸與工件軸直交或傾斜的研磨方法,相對於傳統的外圓研磨,減少砂輪的切入深度與角度,使切屑變薄,從而達到改善表面粗糙度與抑制研磨阻力的效果,最常見的說法為「立軸外圓研磨」。

但因為切入深度及角度小,所以對於砂輪參數的選擇及設定相對是比較困難的,因為不好控制,在業界也比較少使用。

 

立軸圓的外研磨相對於一般傳統的外圓研磨最大的不同,就是切削深度與切削角度都較小,就一般的外圓研磨理論來說,當切削深度及角度變小時,磨料刃口的銳利程度對工件影響較大,刃口圓度變高,就更容易使砂輪在工件表面打滑,使表面粗糙度惡化,而在切削角度變小的狀況下,隨著砂輪周速度的增加,這樣上滑效應的影響會更加顯著。

 

因此如果以三種狀況來做討論實驗:

◆砂輪周速度不變,增加砂輪對工件速度比

◆工件周速度不變,增加砂輪對工件速度比

◆保持砂輪-工件周速度比不變,同時增加砂輪的轉速

 

本篇以砂輪周速度不變,增加砂輪對工件速度比的狀況來做詳細分析與介紹。

 

 

 

經過測試後發現,在砂輪-工件兩者周速度比增加的狀態下,表面粗糙度會呈現增加的趨勢,理論上來說,研磨的阻力變小,使砂輪能更完整的移除表面,從而達到表面粗糙度降低的效果,但實際上卻出現了相反的狀況。

假設工件的速度比為58及100時,工件的表面粗糙度沒有太大的起伏,而速度比來到200時,表面粗糙度會出現明顯的提升,沿著軸向出現波紋,這就代表當工件的速度越快,表面就越容易出現波紋。

另一方面來說,表面粗糙度不佳最有可能是因為震動,如果震動是由工件引起的,照一般理論工件轉速降低會提升研磨阻力,而阻力變大就是導致震動、面粗度不佳的主因,但事實上,在立軸外圓研磨中工件轉速降低阻力上升,面粗度卻下降,由此可知,研磨阻力並不是影響表面的主因。

 

從其他研究曾發現,在超高速鏡面研磨中,若在磨粒切刃被平坦化的狀況下,將砂輪線速度加快到160m/s以上時,隨著砂輪與工件的速度比減少,對工件表面也產生滑移及推壓的作用,產生薄且長的切屑,而不是鋒利的磨削,反而使表面粗糙度降低了。

 

如果以這個實驗為基礎,再看立軸外圓研磨,因為其本身的加工特性,切屑會較薄且長,實務上有點接近超高速鏡面研磨所產生的切屑,也就代表具有相同的特性,也就是砂輪對工件的推移作用較強,再加上速比的降低,更是提升了推移作用,最後得出的結果就是在砂輪速度不變的狀況下,降低工件的轉速就能有效降低表面粗糙度。

 

■結論知識點

將砂輪轉速保持不變,減小工件的轉速會略微增加研磨阻力,但表面粗糙度會減小,這樣的趨勢與傳統外圓研磨的理論不同,可能是由於磨粒的推壓作用所致。

 

※以上是SEYA生堯砥研的分享,若有任何研磨相關問題或技術諮詢,歡迎與我們聯絡與諮詢!

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