ภาพรวมของเครื่องมือเจียร

สารขัดถูเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการเจียร เจียร และขัดเงา เครื่องมือขัดส่วนใหญ่เป็นเครื่องมือขัดเทียมที่ทำจากสารกัดกร่อนและสารยึดเกาะ และยังมีเครื่องมือขัดธรรมชาติที่ผ่านกระบวนการโดยตรงจากหินแร่ธรรมชาติ นอกจากจะใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องจักรและอุตสาหกรรมแปรรูปโลหะอื่นๆ แล้ว เครื่องมือขัดยังใช้ในกระบวนการแปรรูปเมล็ดข้าว อุตสาหกรรมการผลิตกระดาษ และการแปรรูปวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น เซรามิก แก้ว หิน พลาสติก ยาง และไม้
ภาพรวม
โครงสร้างเครื่องมือเจียรแบ่งออกเป็นสามประเภทคร่าวๆ: แน่น ปานกลาง และหลวม แต่ละหมวดหมู่สามารถแบ่งย่อยเพิ่มเติมเป็นตัวเลข ฯลฯ และแยกตามหมายเลของค์กร ยิ่งหมายเลขโครงสร้างของเครื่องมือขัดถูมากขึ้น เปอร์เซ็นต์ปริมาตรของวัสดุขัดถูในเครื่องมือขัดก็จะน้อยลง และช่องว่างระหว่างเม็ดขัดก็จะกว้างขึ้น ซึ่งหมายความว่าโครงสร้างก็จะหลวมมากขึ้น ในทางตรงกันข้าม ยิ่งจำนวนองค์กรน้อย องค์กรก็ยิ่งเข้มงวดมากขึ้น เครื่องมือเจียรที่มีโครงสร้างที่หลวมกว่านั้นไม่สามารถเคลื่อนตัวได้ง่ายระหว่างการใช้งาน สร้างความร้อนน้อยลงในระหว่างกระบวนการเจียร และสามารถลดการเสียรูปจากความร้อนและการเผาไหม้ของชิ้นงานได้ เม็ดขัดของเครื่องมือขัดที่มีโครงสร้างแน่นไม่หลุดร่วงง่าย ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการรักษารูปทรงเรขาคณิตของเครื่องมือขัด โครงสร้างของเครื่องมือขัดจะถูกควบคุมตามสูตรเครื่องมือขัดในระหว่างการผลิตเท่านั้น และโดยทั่วไปจะไม่ได้วัดค่า สารกัดกร่อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนยิ่งยวดส่วนใหญ่เป็นสารกัดกร่อนที่ทำจากเพชร คิวบิกโบรอนไนไตรด์ ฯลฯ ที่เชื่อมด้วยสารยึดเกาะ เนื่องจากราคาที่สูงและความต้านทานการสึกหรอที่ดีของเพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์ เครื่องมือขัดถูแบบยึดติดที่ทำด้วยเพชรจึงแตกต่างจากเครื่องมือขัดถูแบบยึดติดแบบธรรมดา นอกจากชั้นที่มีฤทธิ์กัดกร่อนแข็งเป็นพิเศษแล้ว ยังมีชั้นทรานซิชันและเมทริกซ์อีกด้วย ชั้นที่มีฤทธิ์กัดกร่อนยิ่งยวดเป็นส่วนที่มีบทบาทในการตัด และประกอบด้วยสารขัดถูยิ่งยวดและสารช่วยยึดเกาะ วัสดุรองพื้นมีบทบาทสนับสนุนในการเจียร และประกอบด้วยโลหะ เบกาไลต์ หรือเซรามิก เลเยอร์การเปลี่ยนแปลงใช้เพื่อเชื่อมต่อเมทริกซ์และเลเยอร์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนยิ่งยวด ประกอบด้วยสารช่วยยึดเกาะและบางครั้งอาจละเว้นได้ สารยึดเกาะที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เรซิน โลหะ โลหะที่ชุบด้วยไฟฟ้า และเซรามิก กระบวนการผลิตเครื่องมือขัดแบบยึดติดประกอบด้วย: การกระจาย การผสม การขึ้นรูป การอบชุบ การประมวลผล และการตรวจสอบ ฯลฯ กระบวนการผลิตก็แตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับสารยึดเกาะ เครื่องมือขัดถูแบบเซรามิกใช้วิธีการกดเป็นหลัก หลังจากชั่งน้ำหนักสารกัดกร่อนและสารยึดเกาะตามอัตราส่วนน้ำหนักของสูตรแล้ว พวกมันจะถูกใส่ในเครื่องผสมและผสมให้เข้ากัน จากนั้นใส่ลงในแม่พิมพ์โลหะ จากนั้นเครื่องมือขัดถูจะเกิดขึ้นบนแท่นพิมพ์ ที่ว่างเปล่าจะถูกทำให้แห้งแล้วจึงนำไปเข้าเตาเผาเพื่อเผา อุณหภูมิการเผาโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1300 องศา เมื่อใช้ตัวประสานเผาจุดหลอมเหลวต่ำ อุณหภูมิการเผาจะต่ำกว่า 1,000 องศา จากนั้นจะประมวลผลอย่างถูกต้องตามขนาดและรูปร่างที่ระบุ และสุดท้ายคือการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไป สารกัดกร่อนที่ยึดด้วยเรซินจะเกิดขึ้นจากการอัดที่อุณหภูมิห้อง และบางชนิดใช้กระบวนการอัดด้วยความร้อนซึ่งใช้ความร้อนและแรงดันภายใต้สภาวะการให้ความร้อน หลังจากขึ้นรูปแล้วจะแข็งตัวในเตาชุบแข็ง เมื่อใช้ฟีนอลิกเรซินเป็นสารยึดเกาะ อุณหภูมิในการชุบแข็งจะอยู่ที่ 180~200 องศา สารขัดถูพันธะยางส่วนใหญ่จะผสมโดยใช้เครื่องลูกกลิ้งคู่หนึ่ง รีดเป็นแผ่นบาง จากนั้นเจาะและขึ้นรูปด้วยมีดเจาะ บางส่วนยังใช้วัสดุหลวมๆ ซึ่งถูกใส่ลงในแม่พิมพ์โลหะและขึ้นรูปบนแท่นพิมพ์ หลังจากการขึ้นรูป จะถูกวัลคาไนซ์ในถังหลอมโลหะที่อุณหภูมิ 165~180 องศา มีกระบวนการผลิตสองขั้นตอนสำหรับเครื่องมือเจียรที่ยึดติดด้วยโลหะ: โลหะผสมผงและการชุบด้วยไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเครื่องมือเจียรที่มีการขัดถูด้วยความแข็งยิ่งยวด วิธีโลหะวิทยาแบบผงใช้ทองแดงและวัสดุอื่นๆ เป็นตัวประสาน หลังจากผสมแล้ว นำไปรีดร้อนหรือกดที่อุณหภูมิห้องเพื่อขึ้นรูป จากนั้นจึงเผาผนึก วิธีการชุบด้วยไฟฟ้าใช้โลหะผสมนิกเกิลหรือนิกเกิลโคบอลต์เป็นโลหะชุบด้วยไฟฟ้า และสารกัดกร่อนจะถูกเชื่อมติดกับพื้นผิวตามกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อสร้างเครื่องมือขัด สารกัดกร่อนชนิดพิเศษ ได้แก่ สารกัดกร่อนคอรันดัมเผาผนึกและสารกัดกร่อนไฟเบอร์ เครื่องมือบดคอรันดัมเผาผนึกทำโดยการผสมและสร้างผงอลูมิเนียมออกไซด์และโครเมียมออกไซด์ในปริมาณที่เหมาะสมและเผาที่อุณหภูมิประมาณ 1,800 องศา เครื่องมือขัดชนิดนี้มีโครงสร้างที่กะทัดรัดและมีความแข็งแรงสูง และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการประมวลผลชิ้นส่วนต่างๆ เช่น นาฬิกาและเครื่องมือ สารขัดถูแบบไฟเบอร์ทำจากเส้นใยไฟเบอร์ (เช่น เส้นใยไนลอน) ที่มีหรือยึดติดกับสารกัดกร่อน มีความยืดหยุ่นที่ดีและส่วนใหญ่จะใช้สำหรับขัดวัสดุโลหะและผลิตภัณฑ์ของพวกเขา
การใช้งาน
ในระหว่างการใช้เครื่องมือขัด เมื่อเม็ดขัดถูกทำให้ทื่อ เนื่องจากการแตกตัวบางส่วนของเม็ดขัด หรือการแตกหักของพันธะ เม็ดขัดจะหลุดออกจากเครื่องมือขัดบางส่วนหรือทั้งหมด และการตัดใหม่ยังคงดำเนินต่อไป ปรากฏบนพื้นผิวการทำงานที่มีฤทธิ์กัดกร่อนของเครื่องมือขัด คมตัดหรือการเปิดเผยเม็ดขัดที่คมใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง ช่วยให้เครื่องมือขัดสามารถรักษาประสิทธิภาพการตัดได้ภายในระยะเวลาหนึ่ง คุณสมบัติลับคมได้เองของเครื่องมือขัดถือเป็นคุณสมบัติที่โดดเด่นเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือตัดทั่วไป
ในช่วงต้นยุคหินใหม่ มนุษย์เริ่มใช้หินลับธรรมชาติในการแปรรูปเครื่องมือต่างๆ เช่น มีดหิน ขวานหิน เครื่องมือกระดูก เครื่องมือแตร และอุปกรณ์ฟัน ในศตวรรษที่ 19 เซรามิกส์ที่ถูกเผาโดยการผสมสารขัดถูตามธรรมชาติกับดินเหนียวปรากฏในสหรัฐอเมริกา หินเจียร; ประมาณปี 1900 มีสารขัดเทียมเกิดขึ้น และเครื่องมือขัดต่างๆ ที่ทำจากสารขัดเทียมได้ถูกผลิตขึ้นทีละชิ้น ทำให้เกิดเงื่อนไขสำหรับการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเครื่องเจียรและเจียร ตั้งแต่นั้นมา สัดส่วนของสารกัดกร่อนตามธรรมชาติในสารกัดกร่อนก็ค่อยๆ ลดลง
สารขัดถูสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทตามแหล่งที่มาของวัตถุดิบ ได้แก่ สารขัดถูตามธรรมชาติและสารขัดถูเทียม เครื่องมือขัดธรรมชาติชนิดเดียวที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมเครื่องจักรคือหินน้ำมัน สารขัดถูเทียมจัดประเภทตามรูปร่างพื้นฐานและลักษณะโครงสร้าง รวมถึงล้อเจียร หัวเจียร หินลับมีด และกระเบื้องทราย ซึ่งเรียกรวมกันเป็น 5 ประเภท ได้แก่ สารขัดถูแบบยึดติดและสารขัดถูแบบเคลือบ นอกจากนี้ สารขัดถูยังถูกจัดประเภทตามธรรมเนียมว่าเป็นเครื่องมือขัดถูอีกด้วย
การจัดหมวดหมู่
ตามสารกัดกร่อนต่างๆ ที่ใช้ สารกัดกร่อนชนิดยึดติดสามารถแบ่งออกเป็นสารกัดกร่อนชนิดยึดติดแบบธรรมดาและสารกัดกร่อนชนิดยึดติดแบบพิเศษ แบบแรกใช้สารขัดถูธรรมดา เช่น คอรันดัมและซิลิคอนคาร์ไบด์ และแบบหลังทำจากสารกัดกร่อนขั้นสูง เช่น เพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์ นอกจากนี้ยังมีพันธุ์พิเศษบางชนิด เช่น เครื่องมือบดคอรันดัมเผาผนึก
สารกัดกร่อนที่ยึดติดด้วยสารกัดกร่อนแบบธรรมดาคือสารกัดกร่อนที่รวมสารกัดกร่อนธรรมดาให้เป็นรูปทรงที่แน่นอนและมีความแข็งแรงที่แน่นอนโดยสารช่วยยึดเกาะ โดยทั่วไปประกอบด้วยสารกัดกร่อน สารยึดเกาะ และรูพรุน ทั้งสามส่วนนี้มักเรียกว่า 3 องค์ประกอบของสารกัดกร่อนที่ถูกยึดติด
สารกัดกร่อนมีบทบาทในการตัดเฉือนเครื่องมือเจียร สารยึดเกาะเป็นวัสดุที่รวมสารกัดกร่อนที่หลุดออกมาเป็นวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน มีสองประเภท: อนินทรีย์และอินทรีย์ สารยึดเกาะอนินทรีย์ ได้แก่ เซรามิก ผักโขม และโซเดียมซิลิเกต ฯลฯ สารยึดเกาะอินทรีย์ ได้แก่ เรซิน ยาง และครั่ง ฯลฯ สารยึดเกาะที่ใช้กันมากที่สุดคือ เซรามิก เรซิน และยาง
รูพรุนมีบทบาทในการกักเก็บและคายเศษสึกหรอระหว่างการเจียร และสามารถรองรับสารหล่อเย็น ซึ่งช่วยกระจายความร้อนจากการเจียร เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดในการประมวลผลพิเศษบางประการ รูพรุนยังสามารถชุบด้วยสารตัวเติมบางชนิด เช่น ซัลเฟอร์และพาราฟิน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องมือเจียร ฟิลเลอร์นี้เรียกอีกอย่างว่าองค์ประกอบที่สี่ของเครื่องมือเจียร
รายการที่แสดงถึงคุณลักษณะของวัสดุขัดถูแบบยึดติดแบบธรรมดา ได้แก่ รูปร่าง ขนาด ขนาดอนุภาค ความแข็ง โครงสร้าง และสารยึดเกาะ ความแข็งของเครื่องมือขัดหมายถึงความง่ายที่อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะหลุดออกจากพื้นผิวของเครื่องมือขัดภายใต้การกระทำของแรงภายนอก สะท้อนถึงความแข็งแรงของพันธะในการยึดเกาะอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
ขนาดเม็ดขัด
ขนาดอนุภาคหมายถึงขนาดของอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และขนาดจะแสดงด้วยหมายเลขขนาดอนุภาค
มาตรฐานแห่งชาติกำหนดขนาดอนุภาคสองขนาด: สารขัดถูและผงไมโคร
ขนาดอนุภาคหมายถึงขนาดของอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ขนาดอนุภาคแบ่งออกเป็นสองประเภท: เม็ดขัดและผงไมโคร สารกัดกร่อนที่มีขนาดอนุภาคขนาดใหญ่มากกว่า 40 μm เรียกว่าเม็ดขัด จำแนกตามวิธีการคัดกรอง หมายเลขขนาดอนุภาคจะแสดงด้วยจำนวนรูต่อนิ้วบนหน้าจอที่อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนผ่านไป ตัวอย่างเช่น เม็ดขัด 60# หมายความว่าขนาดเพียงพอที่จะทะลุตะแกรงที่มี 60 รูต่อนิ้วได้ สารกัดกร่อนที่มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 40 μm เรียกว่าผงไมโคร ใช้วิธีการวัดด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อจำแนกประเภท ใช้ W และตัวเลขหลังจากนั้นเพื่อแสดงหมายเลขขนาดอนุภาค และค่าหลัง W แสดงถึงขนาดที่แท้จริงของไมโครผง ตัวอย่างเช่น W20 บ่งชี้ว่าขนาดจริงของผงไมโครคือ 20μm ขนาดอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนของขนาดอนุภาคต่างๆ แสดงไว้ในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 หมายเลขขนาดอนุภาคของสารขัดถูและขนาดอนุภาค
หน้าที่ของสารยึดเกาะคือการผูกสารกัดกร่อนเข้ากับล้อเจียรด้วยความแข็งแรงและรูปร่างที่แน่นอน ความแข็งแรง ทนต่อแรงกระแทก ทนความร้อน และทนต่อการกัดกร่อนของล้อเจียรส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของพันธะ
สารยึดเกาะที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สารยึดเกาะเซรามิก (V), สารยึดเกาะเรซิน (B), สารยึดเกาะยาง (R) และสารยึดเกาะโลหะ (M)
พันธะเซรามิก: ใช้กันอย่างแพร่หลาย เหมาะสำหรับวงกลมด้านนอก วงกลมด้านใน เครื่องบิน การเจียรแบบไร้ศูนย์กลาง และรูปแบบการเจียรล้อ ฯลฯ
พันธะเรซิน: เหมาะสำหรับการตัดและเซาะร่องล้อเจียรแผ่นเวเฟอร์และล้อเจียรความเร็วสูง
พันธะยาง: เหมาะสำหรับล้อนำทางแบบไร้ศูนย์กลางและล้อขัด
พันธะโลหะ: เหมาะสำหรับล้อเจียรเพชร ฯลฯ
ความแข็งของเครื่องมือเจียร
ความแข็งของเครื่องมือขัดขึ้นอยู่กับปริมาณของสารยึดเกาะที่เพิ่มและความหนาแน่นของเครื่องมือขัดเป็นหลัก หากเม็ดขัดหลุดออกง่าย แสดงว่าเครื่องมือขัดมีความแข็งต่ำ มิฉะนั้นก็หมายความว่ามีความแข็งสูง โดยทั่วไประดับความแข็งจะแบ่งออกเป็นเจ็ดระดับ: นุ่มพิเศษ, นุ่ม, นุ่มปานกลาง, ปานกลาง, แข็งปานกลาง, แข็ง และแข็งพิเศษ ระดับเหล่านี้สามารถแบ่งย่อยเพิ่มเติมได้เป็นระดับเล็กๆ หลายระดับ วิธีการวัดความแข็งของเครื่องมือขัดที่ใช้กันมากที่สุด ได้แก่ วิธีกรวยมือ วิธีกรวยเชิงกล วิธีทดสอบความแข็ง Rockwell และวิธีการทดสอบความแข็งด้วยการพ่นทราย
ความแข็งของเครื่องมือขัดมีความสัมพันธ์สอดคล้องกับโมดูลัสยืดหยุ่นแบบไดนามิก ซึ่งเอื้อต่อการใช้วิธีการเสียงเพื่อวัดโมดูลัสยืดหยุ่นแบบไดนามิกของเครื่องมือขัด เพื่อแสดงความแข็งของเครื่องมือขัด ในขั้นตอนการเจียร หากวัสดุของชิ้นงานที่จะกราวด์มีความแข็งสูง โดยทั่วไปแล้วจะใช้เครื่องมือขัดที่มีความแข็งต่ำ มิฉะนั้นจะใช้เครื่องมือขัดที่มีความแข็งสูง