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研磨加工為何是加工淬火鋼與超硬材料的唯一選擇?

當 CNC 銑削也無能為力時

在金屬加工中,我們常追求高硬度,以獲得耐磨損、高強度的零件。我們透過熱處理淬火,將鋼材硬度提升至 HRC 50、HRC 60 甚至更高。

但這也帶來了一個巨大的挑戰:傳統的 CNC 銑刀或車刀,在面對這些硬度極高的材料時,會快速磨損、崩裂,甚至根本無法加工。

此時,研磨加工 Grinding 就成為了精密製造的最後一哩路,也是唯一的加工技術。

研磨的核心價值:專為超硬材料設計

研磨加工的原理與銑削截然不同。它不使用刀具進行切削,而是使用高速旋轉的砂輪。

砂輪本身由無數極度堅硬的磨料顆粒黏合而成。這些磨料顆粒,例如剛玉、立方氮化硼 CBN、甚至鑽石,其硬度遠遠超過熱處理後的鋼材。

因此,研磨能磨掉材料,而非切削。這使得它能輕鬆加工 HRC 60 以上的超硬材料,這是傳統 CNC 刀具無法觸及的領域。

研磨加工的 4 大超硬材料應用

研磨技術專門用於處理以下最難加工的材料:

  1. 淬火鋼
    這是最常見的應用。塑膠模具、沖壓模具或高強度軸心,在經過熱處理淬火以達到高硬度後,其最終的精密尺寸必須透過研磨來完成。
  2. 工具鋼
    高速鋼 HSS 或其他冷熱作工具鋼,本身具有極高硬度,研磨是塑造其精密刃口或輪廓的標準工法。
  3. 碳化鎢
    俗稱鎢鋼,硬度極高,僅次於鑽石。所有碳化鎢的刀具、模具、耐磨耗零件,幾乎都必須使用鑽石砂輪來進行研磨成型。
  4. 工程陶瓷
    氧化鋯、氧化鋁、氮化矽等工程陶瓷,硬度與脆性都極高,無法切削,只能透過研磨進行精密加工。

熱處理後修正與精修的唯一手段

研磨加工的目有兩個,兩者都與熱處理密切相關:

1. 修正熱處理變形

金屬零件在經過高溫淬火和冷卻後,不可避免地會產生微小的尺寸變形或翹曲。此時,零件雖然變硬了,但公差也跑掉了。研磨是熱處理之後,唯一能將變形修正回來,並達到微米級精密公差的可靠方式。

2. 實現最終的精修

研磨的材料移除率低,但能提供極致的尺寸控制與表面粗糙度。它能將零件加工至鏡面狀態,這對於需要精密配合、氣密或低摩擦的表面至關重要。