某些模具或工件,因為功能的需求,會有鎢鋼與模具鋼同時存在的狀況。
由於材質硬度以及材料特性的不同,容易造成一些研磨問題。
下面我們分別依照硬度和特性來看會產生什麼研磨問題:
材料硬度不同
上圖藍色分別代表鎢鋼與熱處理模具鋼的硬度,左邊深紅色則是包含鑽石及CBN等磨料的硬度。
要發揮好的研磨效果,磨料的硬度應該是被磨削物的3~4倍。CBN磨料大約只有鎢鋼的2倍多,雖然適合研磨熱處理的模具鋼,但研磨鎢鋼就相對吃力許多。
具體問題就是CBN的磨料會很快鈍化,磨粒無法順利下切,研磨抵抗提高,溫度上昇,容易有震動,刮傷,面粗度不佳,出現明顯刀痕等狀況。
同時,由於材料的硬度不同,在相同進刀量的情況下,工件被移除的體積大不相同,也就會連帶造成平面度不佳的結果。
既然如此,那麼選用鑽石來研磨不就沒有硬度的問題了嗎?
材料特性不同
的確,按照上圖的硬度表,可以知道鑽石的硬度高於鎢鋼四倍,自然也高於模具鋼四倍以上!
所以,如果以鑽石當磨料,硬度方面是沒有問題的。然而,問題是出現在鑽石並不適合研磨模具鋼!
鑽石是碳組成,而模具鋼含鐵,屬於鐵系材料,研磨時會產生下列的化學變化:
C(Sic)+鐵(Fe)+氧氣(O2) → SiO2 + FeC
原本極高硬度的鑽石在這個化學反應後,變成了SiO2,硬度會大幅度降低!
鑽石磨料的損耗也會加速並且鈍化。
雖然研磨鎢鋼時沒有問題,但在接觸到模具鋼時反而會有無法順利研削的狀況。
具體問題也就是:研磨抵抗提高、溫度上昇、容易有震動、刮傷、面粗度不佳、出現明顯刀痕等狀況。
CBN磨料硬度不夠,鑽石磨料又有化學反應,那不就沒有解決的方法了?
把磨料混合在一起吧!
其實可以這麼解決:
①採用混合磨料_CBN+DAI=TDM
混合CBN與鑽石,就同時具備有兩種特性,也就可以互相彌補雙方的缺點!雖然,混合磨粒燒制成砂輪的困難度很高,不過,我們已成功克服!能夠穩定地生產出混合CBN與鑽石的砂輪!
【超磨料砂輪製造現場圖TEIKEN】
②磨粒層氣孔技術
兩種磨粒研磨時,具體的問題起源,都在於研磨抵抗高,溫度提昇。
因此,我們利用獨特的氣孔技術,氣孔植入結合劑層中,這樣一來可以大幅減少研磨阻力。
同時,氣孔也提供了良好的散熱機制,這樣一來,就可以降低同時研磨兩種材質,所產生的不良效應。
①平面研磨
磨床:岡本157EX
砂輪:TEIKEN 3A1 400 x 50 x127 x 30u x 3x x BT3 TDM 170 L 75 B2
工件材質:鎢鋼+鐵
工件尺寸:34 x 15 x 183
客戶心得:
研磨力很好,相較於之前只用鑽石研磨,面粗度也改善很多
②平面研磨
磨床:日本黑田
砂輪:1A1 200 x 12 x 31.75 x5x TDM 200 M 75 B2K2
工件材質:鎢鋼+SKS2(HRC60)
工件尺寸:40x10x1.2-1.5mm 排列
客戶心得:
研磨紋路減少,同時修整次數也大幅減少
以前使用單一鑽石磨料時,因為磨料鈍化很快
需要一直修整,使用TDM砂輪後,加工效率大幅度提昇了
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