研磨工艺及工具的应用
前言:
在制造业中
研磨的工序被广泛的应用在机械加工(车床及铣床) 压铸成形 射出成形 重力浇铸 模具修改等制造工艺中
在其他加工行业
研磨的工序被用于 金饰 银饰 相关饰品工艺 及眼镜镜框制作当中 即使制造科技不断的进步! 研磨的工序始终是必须经历的制程!
研磨的定义:
  研磨也被称之为钳工
  研磨工艺的重点 是将成品或成形之后粗胚件 所不需要或者妨碍到后制程的飞边 毛次 段差 合模线等现象清除!
亦可分为:
手工研磨跟机械研磨两大类
  在进行过程中虽然看似简单 但其中 所强调的是操作角度及力道的灵活运用
而且! 依照工件材质的不同 在工艺作业上会有所差别 例如 硬度 钢铁的硬度高 铝镁的硬度低 所以 施力的力道必须控制!
而镁合金材质或其他高活性材质 工序上不可跟高硬度的金属同时进行作业! 因高硬度材质容易在施工中产生火花 若与高活性材质产品同时作业 则会发生点燃爆炸的情况!
以下介绍普遍使用的几项工具分类:
手工研磨:
手工研磨的方式是研磨工序中最基础的工作! 也是研磨技术的入门法则 倘若基础工没做好就好像刚学爬行的小孩硬要走路结果只会跌跌撞撞!
手工研磨工具大略分为 手持工具类:
    依照作业方式及工件本身造型的不同因而设计出各种不同形状及大小的锉刀
常用的形式为 扁平锉刀 尖平锉刀 半圆锉刀 三角挫刀 及圆形锉刀…等! 而依照工件材质不同也分为铁挫刀及金钢砂挫刀两类
气动及电动研磨工具分为以下几项:
往复式气动研磨机:
    利用气压及偏心转动原理带动长方形片状研磨砂纸 左右来回摆动进行打磨工作 最常利用在压铸后的合模线磨除及边角位置毛边上! 又依照砂纸的形式不同 如背胶型或绒扣型 可更换垫片!
圆盘抛光机分为三英寸及五英吋两种:
    圆盘抛光机依照所需切削力不同又可分为 偏心跟同轴两种
其原理与往复式抛光机类似 利用气压带动圆盘轴心转动
偏心型的切削力小! 操作上比较简易! 一般常用在工件表面抛光或平整度修饰上也常被利用在涂装磨土作业!
同轴型的切削力大! 操作上比较困难! 一般用于重切削的抛光作业上 若力道控制不当 容易造成过磨现象!
抛光机的使用 其操作手法是一大关键 若手持姿势不正确 容易造成手腕肌腱拉伤或者骨骼方面伤害
尤其是五英吋圆盘抛光机
本身有相当重量也较容易发生工作伤害! 五英吋抛光机 也常被运用在汽车打蜡的作业上!
抛光机的座垫也依照作业方式的不同 分为绒扣型与背胶形式 而座垫的材质软硬也间接影响到其吸震效果!
笔型刻模机
依照作业的角度不同分为通用型笔形刻模机及120度圆盘型刻模机
通用型笔形刻模机
    所使用的磨头依照工件作业的需要 而设计各种不同造型的样式 种类可达上百种! 而依照材质硬度普遍使用的有钨钢磨头 及金钢砂磨头两种 在磨头尺寸上 分为直径2.3及3.0两种 通常被广泛用在工件造型毛边上或者孔位修饰! 120度圆盘型刻模机
  因其作业时声响如同蜜蜂共鸣声又有”小蜜蜂”之称号 其操作方式与抛光机十分类似! 是利用高切削力的环状砂纸进行作业 一般作业于大段差之合模线及压铸成形后焦口道毛边磨除 由于切削力是所有气动工具中最强的 所以此工序一般是由手工研磨技术到一定水平的技术员来执行作业! 其操作过程中 不外乎力道 及施力点的运用两大重点! 若施力点判断错误则会造成工件损毁的严重后果!也常常用于模具简易修改方面的作业中!
机械研磨:
      研磨作业在早期大多是靠人力编排流水线方式进行生产 后期则依照工序手法不同而研发出各式各样的研磨设备机械 以下介绍几款常见的研磨设备:
1.砂轮机:
      亦可分为台式砂轮机及立式砂轮机两种  一般砂轮机是为了克服人工磨浇口道时的工时太长而设计出的研磨工序! 作业过程利用不同粗细度砂纸的千叶轮将浇口道毛边一气呵成的制作完成!
      除了浇口道毛边的磨除之外! 也可进行抛光作业 而抛光作业的耗材一般使用尼龙轮 其完成后可达镜面效果! 由于作业当中金属粉尘较大! 所以一般台式砂轮被设定安装在水濂柜上 利用水幕及抽风原理将粉尘吸附于水幕上 再带至水中反覆持续循环达到净化效果! 但必须定期清理作业 避免过多粉尘淤积造成管路堵塞
      台式砂轮通常用于小型工件的作业 若较大型工件除了操作不便外 亦有工件手持不稳而造成工件喷溅的危险意外! 若是大型工件则常常用于立式砂轮机上 其作业角度较大操作上比灵活! 
2.砂带机:
    亦可分为台式砂带机及立式砂带机两种
一般砂带机用来处理工件浇口道上毛边 与砂轮机的差别是
砂轮机所作业的浇口道毛边一般是属于圆弧形的 而砂带机所处理的浇口道毛边通常是属于直线型 若两者运用不当则会造成工件造型破坏无法挽救之情况!
    与砂轮机类似 台式砂带机运用于小型工件 而立式砂带机运用于较大型工件上 在台式砂带机与砂轮机相同 一般被安置在水濂柜 避免过多的金属粉尘凿成职业伤害跟工业安全意外!
    后期为了集尘效果 而研发出与水濂柜原理想同的可集尘立式砂带机 虽然较为便利 但其中集尘管路中的粉尘堆积过多比较不容易清理 一般高活性金属作业不适用! 若有一点火花则会造成爆炸等严重后果!
3.三次元震动研磨机:
    震动研磨机依照工件种类大小亦可分为环形槽震动研磨机与矩形震动研磨机
    环形震动研磨机一般利用于小工件块状部品 而矩形震动研磨机则用于板状工件上 例如:计算机外壳 内构件…等 
      其作业重点是将工件表面大略不必要毛边利用各种不同造型的石材经过高频率震动挤压
进行磨除等动作 亦可达到抛光效果! 缺点是薄型件及有脆弱结构的工件不适合使用此机械进行作业! 例如:计算机外壳风扇盖或有卡扣之结构产品…等 
      常常会因为石头挤压而造成工件断裂等现象发生! 在制作过程中除了持续不断的供应清水保持润滑 另外会添加少许的研磨液 目的是增加其研磨效果避免工件表面作业后产生的高度粗糙
      另外也可达到短暂防锈效果! 但作业后的工件必须利用清水洗过多余的研磨液 若未将研磨液洗除 在干燥后会使工件产生白不容易去除的粉末! 直接影到的是涂装性能的效果!
      震动研磨机后续也研发出 可自动下料的动作 是目前作业效率最高的研磨设备
4.喷砂机:
      一般喷砂机的原理 是利用高压气体将玻璃材质或钢铁材质较高硬度的圆珠状固体打击工件表面造成均匀粗糙面 其圆珠一般以颗粒大小作区分 分为30号 60号 80号…等粗细度! 
    又因为工件大小不一而分为小型喷砂机及大型双开立式喷砂机  小型喷砂机顾名思义是针对小型工件及局部待处理工件所使用 工艺较为细致!
      大型喷砂机 为了节省时间及效率通常设计为双开式 利用高压气体将钢珠打击工件表面使毛边去除 而当中有一柱状治具架 在运行当中 柱壮治具架则会高速旋转 由于该作业环境为密闭仓体 而且是高压 故不适合用来制作镁合金 尤其是利用钢珠当作作业耗材 容易因敲击产生火花 加上压力及镁合金金属粉末造成严重爆炸之危险!
      小型喷砂机较容易上手 且用途较为广泛效率较高 而大型喷砂机则不适合薄型工件 结果与震动研磨机相似 会使工件遭受破坏而报废!
5.多轴磨床:   
    多轴磨床是日本后期发明的研磨机械设备 其原理类似冲压 利用高速旋转的钢丝刷头将工件表面压铸成型后的顶出梢毛边去除 运行过程 将工件架于机台治具上 启动按钮后 钢丝刷头高速旋转 而治具台面会缓缓升至钢丝刷头进行打磨作业 停滞1到2秒时间再回复原点动作! 此设备取代以往人工利用扁平锉刀磨除顶出梢的工序 工作业中 往往因为 顶出梢过多而较为浪费时间 又时常会有遗漏之现象! 多轴磨床的使用不但提高工作效率减少工时 也不至于会有遗漏的情况!
      唯一的缺点是 在治具方面无法达到通用型 每项产品必须订做独立治具 若产能不大的情况下 在成本考量往往不划算!最适合用在大批量的生产作业 或者顶出梢过多之产品!
6.圆盘离心式研磨机:
机械结构可以有一至四桶不同耗材搭配组合.
典型的组合是三桶结合. 二桶用于去毛边, 一桶作为抛光.
其他不同的配置是取决于达至理想的抛光状态. 尤其不同金属, 型状及尺寸条件均不同一样.处理桶槽大小取决于产量须求.通常用于极小工件作业中 例如螺丝 螺帽…等工件产品
其原理在固定桶槽中, 圆盘旋转控制120-330rpm 的速度. 造成抛光煤介产生超环面运动,进而产生擦滑压力在工件物进行去毛边及抛光作用.特殊的陶瓷环设计可精准的控制间隙问题,且不会造成圆盘及桶槽间隙挤塞.
    特殊先进之表面处理系统能提供所有金属一致且高质量的表面抛光.处理时间比一般传统设备快上20倍.
零间隙的专利系统更利于处理精密微小零件. 精细的抛光石可被运用于高质量抛光处理.
缺点是不适用于大工件且机械设备的费用也较高
7. 磁力研磨机 :
磁力抛光机作业原理：
  是应用超强的电磁力达到磁场力量，传导细小的研磨不锈钢针（正常情况可以使用3-5年），产生高速跳跃流动，调头等动作! 在工件内孔、死角、夹缝表面摩擦，一次性高效达到抛光、清洗去除毛边等精密研磨效果。 磁力研磨机用途：
1.去除毛边精密研磨 2.去除微量氧化作业  3.油污成品表面抛光处理  4.锈蚀去除处理 
5.烧附发黑痕迹处理  6.金饰业及饰品加工业打磨洗净工作
磁力研磨机特点：
1.轻铁类金属、非铁类金属、硬质塑料等精密零件成品，去除毛边,倒角，抛光、洗净等精密研磨工作一次完成 2.不规则状零件、孔内、管内、死角、夹缝等皆可研磨加工
3.加工速度快，操作简单安全，成本低  4.成品加工后不变型，不影响精度!
缺点是作业数量有所限制 虽然有其高效率的质量 作业时间长!
      一般研磨最大的工业安全问题是粉尘及噪音问题 过去常常造成长年累积的职业伤害 汽车抛光机例如:听力下降 尘肺病等呼吸气管疾病! 故配戴劳工保护用具是免不了的!  通常作业当中所使用的防护工具有
口罩:
  高效过滤的口罩必须配戴! 过滤金属粉尘避免吸入性的问题 必须常更换且配戴方式正确才有其效果