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研磨度 – 設定工具磨削速度及進給的更佳方法
找到砂輪的“最有效點”
每道磨削工序都有一個“最有效點”。若在最有效點磨削，即速度和進給最優狀態，砂輪磨料鋒利，表面光潔度良好，不會造成快速磨損，通常可獲得更佳磨削效果。若未在最有效點開展作業，則可能發生各種問題：工件燒損、切削工具震顫或砂輪快速磨損等。找到這種最有效點對高效低溫磨削極其重要。
在生產型磨削中，機器操作員通常很擅於找到這種最有效點。在一段時間中，機器操作員不斷調整進給速率和砂輪速度，以便找到一套可對特定砂輪、工件、冷卻液和磨床組合發揮有效作用的參數。
但若給操作員分配新任務會怎麼樣？例如，操作員將磨削硬質合金端銑刀，分配給他的任務是磨削直徑為25毫米的端銑刀，而不是直徑為6毫米的常規端銑刀，也就是說，切削深度要大很多。那麼，他要怎麼做呢？只需再次重複整個調整操作來找到最有效點即可。
是否有優於這種試驗性錯誤方法的更佳方法呢？答案是絕對肯定的！不要從速度和進給方面考慮，而是從研磨度方面考慮。對於直徑為6毫米的端銑刀磨削作業，操作員找到了可對砂輪、工件、冷卻液和機床組合發揮有效作用的研磨度。現在，他需要為新作業重複這一研磨度。
簡單而言，研磨度是指對磨料顆粒擠壓力大小的分析指標。它類似於下圖所示的推進深度或切削厚度。若研磨度過大，磨粒則會滲入材料深處，磨粒應力過大，也會造成磨粒過早從粘結材料中脫離。若研磨度過小，磨粒只輕觸表面，不僅會產生大量摩擦生熱，而且應力不足也讓磨粒無法自銳-磨粒只是變鈍。在這兩個極端力度之間有一個最佳研磨度-即最有效點。
計算研磨度
研磨度數值按以下公式計算：
我們在此可以看到，工件速度或進給速率越大，研磨度則越高，切削深度也越深。砂輪速度較快，意味著磨粒不會深度滲入，因此，增大砂輪速度會降低研磨度；砂輪直徑加大也會降低研磨度。
良好數值
什麼是良好研磨度值？這取決於特定砂輪以及磨削材料類型。每個砂輪/工件組合都各有可置於最有效點的研磨度數值狹窄範圍。若操作員在一段時間中不斷調整作業，就很可能找到這項作業的良好研磨度數值。一旦找到良好數值，則要堅持使用這一數值。
盲人摸象
最近，本人參觀了一家公司。這家公司採用特製樹脂粘結金剛石砂輪磨削碳化鎢合金端銑刀。兩位操作員Joe和Hank使用配有相同砂輪規格的相同設備開展類似作業。Joe堅決地說，他的參數是適於這項作業的最佳參數。Hank不以為然，認為自己的參數才是最佳參數。
然後，本人在互聯網上找到了砂輪生產廠家的手冊，手冊中附有這種砂輪的實例研究。下表顯示了生產廠家以及Joe和Hank的參數：
從這些參數我們可以看到，Joe的砂輪運行速度為18.5米/秒，Hank的 砂輪運行速度為16.5米/秒。本人問Joe對Hank的參數有何看法，他說：“不可能。Hank根本不知道自己在做什麼。如果以16.5米/秒的速度運行砂輪，我的砂輪肯定要報廢，只有碎片從出口出來。”然後，本人又問Hank有何看法。Hank說：“Joe肯定是瘋了。如果以18.5米/秒的速度運行砂輪，我的砂輪會完全變鈍，零件也會破裂。”
然後，本人又問他們倆人對砂輪生產廠家的實例研究參數有何看法。他們倆對此都持反對意見。“太荒謬了”，他們說。“33米/每秒的速度簡直是太荒唐了。”至少，他們倆對此頗有同感。
但讓我們看看研磨度數值。在此，我們看到了17.4、18.1和17.5三個數值。儘管砂輪速度截然不同，但這三個數值非常接近。原因何在？這種砂輪規格適合採用17.5至18.0左右的研磨度。這一研磨度可以通過數種方法來實現-而且確實實現了這一研磨度。包括砂輪生產廠家操作員在內的每位操作員都各自執行了調整作業，達到了近乎相同的研磨度數值。
充分利用研磨度值
因此，在下次運行設備時，一定要計算研磨度值。在一段時間後，建立一個對某項工藝發揮有效作用的研磨度值數據庫。一旦獲得砂輪最有效點的研磨度值，則要將這一數值記下來。現在，假設零件尺寸更小，而且必須減小切削深度。這沒有問題。只需選取可獲得相同研磨度數值的進給速率和砂輪速度。由此就能很快找到這個砂輪的最有效點。
本人於2001年首次提出了研磨度概念，並於2007年開始在本人的高強度磨削課程中教授這一概念。在與先前的課程學員交談時，很多學員都談到同一件事：“您知道，我們在這一課程中學到並一直應用的知識就是研磨度。每次出現問題時，我們都會檢查研磨度數值是否與自己經常使用的數值相符。而且，每次出現問題時，我們的研磨度數值要麼太低，要麼太高。現在，我們時刻監督我們的研磨度數值。研磨度數值幫助我們成功完成各項作業。”
因此，不要考慮速度和進給速率。請考慮研磨度。
作者簡介
Jeffrey Badger博士是磨削專家和獨立顧問。在金剛石創新公司(Diamond Innovations)主辦下，Jeffrey Badger博士將於10月19日-21日在美國俄亥俄州哥倫布市開設為期三天的高強度磨削課程。他還會參加歐洲機床博覽會(EMO)。有關課程詳情或EMO參觀日程，請瀏覽網址：www.TheGrindingDoc.com（外部網站，新分頁開啟）。