砂輪是什麼？
砂輪為研磨使用的工具，由粗顆粒的磨料化合物黏合組成，形成固體的圓形物體後，能在磨床上進行磨削與磨料加工，而砂輪構成主要包含磨料、結合劑與氣孔，分別有不同的功能，磨料能對工件產生切削，結合劑則是負責抓附磨料，氣孔為散熱與排屑，而工件會因為研磨作用而在尺寸與形狀上產生改變。
磨削加工時，如何正確選擇砂輪？
砂輪磨削的種類有很多，且有著各式各樣的尺寸與形狀，再根據磨料、結合劑與製造工藝的不同，有著各自的適用範圍，若在挑選砂輪時未經過適當的評估，很可能會直接影響加工精度、面粗度與生產效率，因此必須綜觀各項條件與情況來選擇適合的砂輪，最終才能獲得滿意的成果。
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如何挑選正確的砂輪？
砂輪有很多種類，包含各式各樣的尺寸與形狀，與刀具一樣根據材質與性能的不同，有不同對應的適用範圍，若選擇不正確，將會直接影響到加工精度、面粗度與製造效率。
磨料選擇
在磨料的選擇上，我們可以依據工件與熱處理的方法進行挑選，若工件是抗張強度高，就可以選擇韌性大的磨料，而硬度低、延伸度高的工件，能使用較脆的磨料等，以下幾種為在磨削加工時，最常使用的砂輪：
- 棕剛玉砂輪：此種硬度高、韌性大，適合用來磨削抗拉強度較高的金屬工件（碳鋼、合金鋼等），這類磨料的磨削性能好、適應性廣，常用來切除較大餘量的粗磨，又因為價格便宜，常被廣泛使用。
- 白剛玉砂輪：此種比棕剛玉的硬度高一點，韌性則較低，進行磨削時，磨粒易碎裂，因此產生的熱量較小，適合精磨高碳鋼、高速鋼或薄壁零件等，但成本較棕剛玉高。
- 黑碳化矽砂輪：此種砂輪脆而鋒利，硬度較白剛玉高，適合磨削機械強度較低的工件，如鑄鐵、鋁或耐火材料等。
- 綠碳化矽砂輪：此種脆性較黑碳化高，磨粒鋒利，導熱性佳，適合磨削硬質合金、光學玻璃等硬脆材料。
- 鉻鋼玉砂輪：適用於磨削刀具，量具、儀表等表面加工質量要求高的工件。
- 微晶鋼玉砂輪：適用於磨削不鏽鋼、軸承鋼等，用於成型磨、切入磨與鏡面磨削。
- 鋯鋼玉砂輪：適用於磨削奧氏體不鏽鋼、鈦合金與耐熱合金等，偏向於重負荷磨削。
粒度
粒度是指磨料的顆粒尺寸，大小通常會用粒度號來表示。較粗的粒度進行磨削時，生產效率較高，但工件的表面會較粗糙，而細粒度則是粗糙度較好，但生產率較低。若在滿足粗糙度的要求下，可選用粗粒度的砂輪，以保持較高的生產效率。
硬度
硬度則是指在外力作用下砂輪磨粒脫落的難易程度，而因應不同工件的加工要求，砂輪會分為不同硬度的等級，若挑選的砂輪過硬，磨鈍的磨粒將不易脫落，而造成堵塞與磨削熱增加，使工件易燒傷，效率因此下降，最終影響工件的表面質量。若選擇過軟的砂輪，會在磨粒依舊鋒利時就脫落，增加砂輪磨耗，使工件精度受到影響，而失去正確的形狀。因此在選擇砂輪硬度時，要配合砂輪與工件的接觸面積大小、工件形狀、磨削方式、冷卻方式或砂輪的結合劑種類等來進行評估。
結合劑選擇
最常見的結合劑為陶瓷結合劑與樹脂結合劑，前者為無機結合劑，化學性能穩定、耐熱且抗腐蝕性好，使用此種結合劑的砂輪磨削效率高、磨耗小，能保持砂輪的幾何形狀，應用範圍較廣，但陶瓷結合劑砂輪的缺點是脆性較大，不能接受劇烈的震動。而樹脂結合劑為有機結合劑，強度高、有一定的彈性、耐熱性低、自銳性好，且製作簡便工藝期短，應用範圍僅次於陶瓷結合劑。
組織選擇
組織指的是砂輪中磨粒佔砂輪體積的百分比，組織越緊密的砂輪較能磨出好的工件表面，越疏鬆的則因空隙大能確保容納磨屑，避免砂輪堵塞。可根據工件材質進行組織的選擇，像是磨削軟金屬容易堵塞，可選擇疏鬆組織的砂輪，在進行較精密的磨削時，為確保有較佳的粗糙度，可選擇組織緊密的砂輪。
結論
在挑選砂輪前，應根據各方面的條件進行評估，像是磨料、粒度、硬度、結合劑與組織等，再加上不同的工件材質、磨削方式與冷卻方式，雖然需要考慮的因素很多，但在磨削前做好充分的準備，甚至在磨削時透過智慧刀把的協助進行品質檢測，相信最終的結果會是令人滿意的。
主圖photo by AdobeStock
參考網站 Honway Materials
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