組織&集中度
組織用來標示一顆砂輪體積中含有磨料的比例(磨料率),會使用一個數字來表示,組織6表示50%的磨料率,數字小一級則增加2%的磨料率,數字大則減少2%的磨料率,因此組織5表示52%的磨料率,組織7表示48%的磨料率。為了幫助記憶,可以把組織的數字聯想成磨料之間的平均距離,數字越大表示磨料距離越遠,等同於砂輪體積中含有較少的磨料。
自然氣孔組織 | ||||||||||
組織 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
磨料率 | 60% | 58% | 56% | 54% | 52% | 50% | 48% | 46% | 44% | 42% |
另外,我們可以將組織分成1~10和11~20兩個級距,砂輪在1~10的組織,可以自然形成氣孔,同時磨料距離也足以撐起砂輪的結構;而在11~20之間則會因為磨料距離太過遙遠,需要在混合砂輪原料時,另外添加人工造孔劑,來補足砂輪中鬆散的結構,幫助砂輪成形,並在燒結後成為多氣孔砂輪。
多氣孔(造孔)組織 | ||||||||||
組織 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
磨料率 | 40% | 38% | 36% | 34% | 32% | 30% | 28% | 26% | 24% | 22% |
一般來說,多氣孔砂輪會帶來砂輪更好的自刃性、良好的冷研磨效果、易於金屬切屑的排出和較小的研磨力;相反的,由於砂輪中含有較少的磨料比例,當需要研磨較大的範圍時,容易產生無法完整移除,需要補進給量的情況。另外,較低的磨料率也會在砂輪尺寸變小時,更容易產生研磨切削力衰退的問題,所以在不同的研磨應用情況下,選擇適合的組織,取得良好的平衡是很重要的。
對於超級磨料砂輪來說,由於使用的是較高單價的原料:CBN磨料或鑽石,所以在標示磨料率會用集中度(concentration)來表示,通常以25的整數倍當作一個標示級距,集中度25就是在一立方公分的體積內,含有1.1克拉(0.22克)的磨料,而集中度50就是含有2.2克拉的磨料…以此類推,常見最高的集中度為200,也就是8.8克拉/立方公分。
集中度 | 克拉數 | 公克數 | 磨料率 |
25 | 1.1 | 0.22 | 6.25 |
50 | 2.2 | 0.44 | 12.5 |
75 | 3.3 | 0.66 | 18.75 |
100 | 4.4 | 0.88 | 25 |
125 | 5.5 | 1.1 | 31.25 |
150 | 6.6 | 1.32 | 37.5 |
175 | 7.7 | 1.54 | 43.7 |
200 | 8.8 | 1.76 | 50 |
砂輪配合不同的組織,在研磨使用上可以想像成不同齒數的鋸片,從學理上來說,也就是不同的切刃間隔。使用組織開放的砂輪,有著較大的切刃間隔,會產生較好的切削性,同時產生較差的工件表面粗糙度,克服的方式就是提高砂輪轉速,同時要謹慎選擇適合的鑽石修整工具,使其有良好的切削表現又能滿足較好的粗糙度。
在設計高速砂輪(大於60m/s)常採用較開放的組織,一方面減小因磨料重量而帶來的巨大旋轉慣性,另一方面可以幫助排屑及散熱,達到高效能的研磨產出。不過因為較開發的組織,考驗的是結合劑的抓持強度,以確保高轉速下砂輪不會因慣性而分離破裂。