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  • 何謂光學投影總形研磨
直線、曲線、或不規則形狀所組合的加工物,例如 成型車刀、尺規、沖頭、模具、放電加工用電極、刀具 等,按照光學投影輪廓做精密研削加工。一般稱為投影研削( Contour Grinding )。

  • 加工物與材質

主要是輕精密工業,即電氣機器、時鐘製造、模具製造或特殊工具製造業界所廣泛使用。


  • 機械
具有代表性的製造商 和井田、WASHINO、Amada、岡本及 Petewe 等等。
右圖示最新的 NC 光學投影方式投影研削機與傳統的 Pantograph ( 伸縮繪圖器 )式手動研削機。


  • 投影研削盤的者型式

1. 手動投影方式

將製品精密擴大的原圖,或者使用砂輪在原型板上追從加工。擴大方式有三種 :

A. Pantograph 方式 ( 伸縮繪圖器 )

以擴大 10 ~ 50 倍的原型板或原圖為模型與指針接觸,根據其移動以 Pantograph 縮小,使用砂輪或加工物成型。...... 原型板的製作較麻煩,砂輪的磨耗會影響精度。

B. Pantograph + 顯微鏡或小型投影器

以 Pantograph 的指引針追蹤製品形狀的擴大圖的輪廓,連動的小型投影器或顯微鏡將加工物照出來,以便研削。

...... 操作不易,需要相當熟練者。

C. 光學投影

將加工物直接投射在螢幕,使投影器與同一倍率的擴大線圖的加工物影像一致時,砂輪才切入研削。

...... 投影器的擴大倍率與擴大原圖之作圖精度,會影響精度。

2. 自動投影方式

由 NC 控制砂輪或加工物 而驅動加工。

A. 床面驅動

將砂輪固定,使放置加工物的床面做縱橫向的移動而研削。

...... 與加工物的尺寸無關,可以確保加工狀態、檢查砂輪的磨耗 等。

...... 加工中的加工物一直在移動,在投影器無法檢查加工物。

B. 砂輪台驅動

將加工物固定,而移動砂輪做縱橫向的研削。

...... 加工中可以檢查,但比投影器的視野大的砂輪及加工物都無法投影。

...... 砂輪時常移動,如不將砂輪先端尺移至啟動位置就無法判別磨耗狀態。


  • 影響加工精密度的要因

1. 機械方面的要因

A. 投影器的精度 :

鏡頭的倍率精度誤差等於製品精度的誤差。最好使用高倍率精度的鏡頭。

B. 擴大原圖的精度 :

裝在投影器螢幕的擴大原圖,必須將加工物正確地擴大作圖。作圖線條的粗細對精密度影響很大。

C. 機械的熱變形 :

機械本體、輪軸、軸承、投影器光源、研削熱 等都會發熱。熱之產生,使得砂輪軸承伸長,砂輪昇降部引導面的變形,鏡頭也會變位。

2. 研削作業上的要因 :

A. 有關砂輪的要因 :

投影研削是利用很薄的砂輪先端去接觸工件做研削,很容易受到砂輪的彈性變形的影響。砂輪在半徑方向比軸方向欠缺性,所以比較會使用直切式做研削加工。使用薄的砂輪時,為了增強軸方向的剛性,可以在砂輪兩側面附補強板。

手動機方面,砂輪在原圖上追從的同時,也可確認投影像與原圖,而研削砂輪的磨耗不影響加工精度。自動機方面,由於砂輪先端的圓弧尺寸當作工具半徑而將資料輸入,故砂輪圓弧形狀精度會影響製品精度。

B. 加工物的熱變形 :

投影研削通常都是乾式研削,由於研削熱的發生引發工件變形或燒焦情形或許有之,因為研削的接觸面積小,研削抵抗變小,幾乎可以認為不受影響。接觸面積大時,會用濕式研削,問題便可解決。


  • 選擇規格的標準

使用鑽石或是 CBN 砂輪 ?

工件的素材是超硬或 Cermet、陶瓷 時,用鑽石砂輪。
素材是模具鋼或合金工具鋼的鐵系時,用 CBN 砂輪。

1. 手動投影方式時 : 大部分都是乾式研削。

何時使用金屬結合法砂輪 ?

如果是公差尺寸嚴格的高精度製品,雖然效率不佳,但是做精密研削時,會使用金屬結合法砂輪。使用M60、M80、M90 等結合劑在實績上,以 M90 佔多數。

其粒度以 #400 為主。集中度是 100 ~ 125 為標準。

何時使用樹脂結合法砂輪 ?

A. 切削率多,重視作業效率的粗研磨。

B. 細磨精度不嚴格的研磨。

C. 工件對研削熱敏感時,則使用樹脂結合法。

顆粒 : A. B. 以 ASDC 、ASD為主,C. 用 SD。

粒度 : A. #200 ~ 230、B. #325 ~ 400

集中度 : 100 ~ 125 為標準。

結合劑 : 以 B100 為主,其次是 B110、120﹔平直型,重視其切削力,用B60。

2. 自動投射方式時 :

以砂輪的圓弧尺寸做為工具尺寸的基準而由 NC 控制的自動投射方式,所以使用形狀變化少而有耐磨性的金屬結合法砂輪漸多。因為是自動研削,對於效率低的金屬法的缺點不算大問題。尤其是最近的自動機亦可做濕式研削,金屬法砂輪就被接受使用。

以 M90 為主,M60、M80 亦可。

粒度是視要求精度以 #170 ~ 400 較多。集中度是 100 ~ 125。


  • Profile 研削技術情報

機械 : 和井田、 WASHINO、Amada、Petewe

工件 : 超硬、SKD11、SKS3、SKH

參考加工條件 :

Wheel spec. : 4K1、150D、#325
周速 : V = 1500 ~ 1800 m/min
切入 : t = 0.02 ~ 0.05 mm
橫送 : 0.5 ~ 1.0 mm/min
沖程 : 50 ~ 80 回/min

4B2、4K1 Flange 的右刀與左刀。

Profile 研削是精密研削,由使用者提供 Flange,由廠方將砂輪固定好才出貨較多。為配合 Flange,砂輪的基準面會有差異,即右刀與左刀。

1. 右刀

 


^基準面

2. 左刀

 


^基準面

Finishing 面的粗細與粒度

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