研磨加工用於磨削加工後的表面精加工製程,透過逐漸減小磨粒的大小,可以精加工形成光滑的表面。並且,還可進行減少光的漫反射的鏡面加工。在此介紹研磨加工的概要和使用數位顯微鏡的觀察、檢查案例。

使用數位顯微鏡觀察、檢查研磨加工

何謂研磨加工

使用磨粒,逐漸切削材料的表面將其加工至光滑的方法。
在想要使表面光滑或呈現出鏡面般的光澤時使用,具有提高產品外觀和滑動性等的效果。

磨粒/磨石的術語解說

粒度

粒度表示磨粒的大小。粒度用數字表示,一般來說數值越大,則表示粒子越細。

結合度

磨石的硬度稱為結合度,用英文字母表示。越接近A越軟,越接近Z越硬。一般來說,加工堅硬的加工物時使用柔軟的磨石,加工柔軟的加工物時使用堅硬的磨石。

組織

表示磨粒相對於組織容積的比例。

組織號 0 1 2 3 4 5 6 7 8
磨粒率(%) 62 60 58 56 54 52 50 48 46
結合劑

用於將磨石與磨石結合起來的物品稱為結合劑。代表性的結合劑有以下2種。
樹脂結合劑(B):支援高速旋轉,用於粗磨削。
陶瓷結合劑(V):用於精加工磨削、研磨加工。

研磨加工的種類

代表性的研磨加工的種類和特徵如下所示。

磨石研磨

讓產品接觸高速旋轉的磨石進行加工的研磨方法。

拋光研磨

將磨料沾到旋轉的軟布或毛氈上進行加工的研磨方法。它是研磨加工的最終製程,目的是實現鏡面表面或讓表面有光澤。

研磨盤研磨

將產品固定在名為研磨盤的圓形平整平板上,在施加壓力的同時旋轉進行研磨的方法。依據磨料的種類,分為乾式和濕式。

濕式:加入磨料後,以低壓進行加工。加工量大,最終形成無光澤表面。
乾式:將磨料擦在平板的凹凸上,以高壓進行加工。加工量少,最終形成鏡面表面。

滾筒研磨

將磨料和產品放入罐狀容器中,旋轉容器進行研磨的方法。適合大量生產,但相比於拋光研磨和研磨盤研磨,研磨得較為粗糙。該研磨方法也較多用於去毛邊用途。

電解研磨

對產品通電,使表面變得光滑的研磨。成本高昂,但原本難以研磨的細小部位和狹窄部位也可研磨。

代表性的磨粒材質

磨粒有各種類型。代表性的磨粒材質和加工對象如下所示。

氧化鋁

氧化鋁的價格非常便宜,因此與碳化矽一樣都被廣泛使用。
加工對象:鐵、金屬

碳化物

代表性物質時碳化矽,已普遍得到廣泛使用,價格低廉。
加工對象:非鐵金屬(銅、鋁)、非金屬

氧化鋯

硬度比鑽石低,用於難削材的研磨。
加工對象:難削材

CBN

名為立方氮化硼(Cubic Boron Nitride),硬度略低於鑽石,但價格比鑽石更高。由於具備耐高溫性,使用壽命長。
加工對象:超硬合金

鑽石

不耐熱,因此用於玻璃和矽等硬度高且高溫下的反應性低的材料的研磨。
加工對象:玻璃、矽

研磨加工中使用數位顯微鏡觀察、檢查的案例

以下介紹使用KEYENCE的4K數位顯微鏡「VHX系列」進行研磨加工的觀察、檢查的最新案例。

觀察鑽石磨粒

1000× 同軸落射照明

磨粒的自動面積量測影像

1000× 同軸落射照明

使用自動面積量測功能,可以將磨粒的大小定量化。

觀察網格的堵塞
200× 環狀照明
網格的自動面積量測影像
使用自動面積量測功能,可以輕鬆檢測出堵塞。
觀察磨石

1000×
左:同軸落射照明 右:環狀照明

磨石使用前/使用後的3D影像比較

100× 環狀照明
A:未使用 B:已使用

使用3D量測功能,可以量測磨石使用前/使用後的形狀變化。

觀察鏡面加工面
80× 環狀照明
鏡面加工面的光學陰影效果模式影像
使用光學陰影效果模式(Optical Shadow Effect Mode),
可將鏡面的細微起伏和損傷可視化。
觀察陶瓷研磨面
4000× 同軸側射照明
陶瓷研磨面的光學陰影效果模式影像
使用光學陰影效果模式(Optical Shadow Effect Mode),
可將研磨面的細微凹凸可視化。
研磨面的粗糙度量測
500× 同軸落射照明