คู่มือการเลือกหินเจียรไนเพชร ยี่ห้อPhoenix เลือกหินเจียรเพชร อย่างไรในงานเจียรอุตสาหกรรม

กระบวนการเจียระไนหรือ Grinding จัดเป็นการตัดเฉือนโลหะรูปแบบหนึ่ง โดยใช้เม็ดขัดที่เกาะติดอยู่บนผิวของล้อจานเจียรที่กำลังหมุนเป็นตัวตัดเฉือนเนื้อวัสดุออกเป็นผงขนาดเล็ก ในอุตสาหกรรมโลหะได้นำการเจียระไนมาใช้ในขั้นตอนสุดท้าย ทั้งเพื่อให้ได้ขนาดของชิ้นงานที่เที่ยงตรงแม่นยำ และการทำให้ผิวชิ้นงานได้ค่าความเรียบผิว (Roughness) ตามที่ต้องการ ทำให้การเลือกหินเจียรอย่างเหมาะสมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ตัวอย่างการทำงานของหินเจียรเพชร ใช้เจียรเนื้อวัสดุส่วนที่ไม่ต้องการออก การทำความสะอาดและเตรียมผิวสำหรับการทำสี หรือการเคลือบผิว การใช้สำหรับงานลับคม เช่น การลับคมมีด เครื่องมือตัด ดอกเจาะ จนถึงการตัดแต่งละเอียด สำหรับงานอุตสาหกรรม เช่น กระบวนการเจียระไนแคมชาฟท์ (เพลาลูกเบี้ยว) ที่ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของวาล์วในเครื่องยนต์ การผลิตลูกปืนที่ต้องมีผิวที่ละเอียดมาก จนถึงการผลิตใบพัดของเครื่องยนต์เจ็ทในอุตสาหกรรมอากาศยาน

ในการพิจารณาเลือกใช้สารเพชรเจียระไน มีสิ่งที่เราต้องพิจารณาหลักๆ ดังต่อไปนี้

1. เม็ดขัด (Abrasive)

สารเพชรเจียระไนในปัจจุบันแบ่งตามชนิดของเม็ดขัดได้ 2 ประเภท คือ เพชร (Diamond) และ โบรอนไนไตรด์ (Boron Nitride)

เพชรที่ใช้ในการผลิตของ Diamond Wheel ของ ยี่ห้อPhoenix จะแบ่งอย่างคร่าวๆ ออกเป็น 2 ประเภทได้แก่ เพชรธรรมชาติ Natural Diamond (D) และเพชรสังเคราะห์ Synthetic Diamond (SD) ตั้งแต่ได้ถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1975 ภาคอุตสาหกรรมได้นำ SD มาใช้อย่างแพร่หลายและต่อเนื่อง

เพชรไดมอนด์ (Diamond) ที่นำมาใช้ผลิตหินเพชรยี่ห้อPhoenix เป็น เพชรสังเคราะห์ Synthetic Diamond (SD)  โดยสารตั้งต้นหลัก เพื่อการผลิตหินเพชรจียระไน (Diamond Grinding Wheel) ผงเพชรที่นำมาใช้ในทางพาณิชย์มีอยู่เกือบ 50 เกรด แต่ละเกรด มีคุณลักษณะที่เป็นเอกลักษณ์แตกต่างกันออกไป

โครงสร้างของเพชรสังเคราะห์ Synthetic Diamond (SD)  มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอน จึงเหมาะกับการนำไปใช้กับชิ้นงานนอกกลุ่มเหล็กหรืออโลหะ (Non-Ferrous) เช่น ทังสเตนคาร์ไบด์ เซรามิคอ็อกไซด์ เฟอร์ไรต์ กราไฟต์

โบรอนไนไตรด์ (Cubic Boron Nitride – cBN) คือวัสดุสังเคราะห์ที่เกิดจากการทำให้เกิดผลึกของผงโบรอน มีโครงสร้างทางกายภาพคล้ายคลึงโครงสร้างของเพชร มีความแข็งเป็นพิเศษ ทนความร้อนสูง และเหมาะกับการนำไปใช้กับชิ้นงานที่เป็นวัสดุโลหะกลุ่มเหล็ก (Ferrous) เช่น เหล็กไฮสปีด เหล็กเครื่องมือ เหล็กชุปแข็ง ซูเปอร์อัลลอย อินโคเนล ไปจนถึงวัสดุยากต่อการตัดเฉือนทั้งหลาย

2. ตัวประสาน (Bond)

คือวัสดุที่ทำหน้าที่สำหรับจับยึดผงเม็ดขัดให้เกาะอยู่บนฐานล้อ จะสึกกร่อนเมื่อจานเจียระไนผ่านการใช้งานไปเพื่อให้เม็ดขัดใหม่ที่มีความคมที่อยู่ลึกลงไปโผล่ยื่นมาทำหน้าที่ขัด ตัวประสานสามารถแบ่งได้เป็น 4 ประเภทดังนี้

Resin Bond ตัวประสานประเภทเรซิน จะมีความยืดหยุ่นสูง ให้ค่าความเรียบผิวที่ดีเจียรงานได้เรียบสม่ำเสมอ นิยมใช้มากที่สุดในงานโลหะการ

Metal Bond เป็นตัวประสานโลหะ สามารถจับยึดเม็ดขัดได้อย่างมั่นคงแข็งแรง และต้านทานการสึกหรอและความร้อนได้สูง

Vitrified Bond ตัวประสานพิเศษที่มีโพรงอากาศ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการปรับแต่งหน้าหินและการเจียรความเร็วสูง

Electroplated จับยึดเม็ดเพชรขัดด้วยระบบไฟฟ้า เป็นการนำผงเพชรมาเคลือบชุบอยู่บนวัสดุที่ต้องการ(ให้วัสดุที่ถูกเคลือบเรียกว่า บอดี้) ส่วนใหญ่บอดี้จะเป็นเหล็ก  เม็ดขัดเพชรจะโผล่ยื่นออกมาได้มาก และมีความหนาแน่นสูง ให้ความเที่ยงตรงแม่นยำสูง คายเศษได้ดี และเหมาะกับรูปทรงจานเจียระไนที่ซับซ้อน สามารถนำเอาตัวบอดี้กลับมาใช้ใหม่ได้ เวลาเจียรงานจะไม่เสียรูป เหมาะสำหรับงานเจียรหนักเจียรโหลด และนิยมเนล้อเพชรลับคม ในเครื่องลับบคม tools ดอกสว่าน แบบออโต้

3. ขนาดของเม็ดขัด (Grit Size or Mesh No.)

เม็ดขัดยิ่งมีขนาดใหญ่ยิ่งกัดเฉือนเนื้อวัสดุได้มาก เม็ดหยาบ

เม็ดขัดหยาบจะใช้ในกระบวนการขัดผิวหยาบ ส่วนเม็ดละเอียดก็จะใช้สำหรับการเจียรละเอียด เช่น ผิวสำเร็จขั้นตอนสุดท้ายหรือขัดผิวบริเวณแคบ ตัวเลขจะไล่จากเลขจำนวนน้อยหามาก (ตัวเลขต่ำจะหยาบ ตัวเลขสูงจะละเอียดมากขึ้น เช่น 46 หยาบ 60 ละเอียดกว่า)

นอกจากการเลือกขนาดของเม็ดขัดยังขึ้นอยู่กับวัสดุชิ้นงานด้วย เช่นวัสดุชิ้นงานที่มีความแข็งเหนียวควรใช้เม็ดขัดขนาดเล็ก(ละเอียด) และวัสดุชิ้นงานที่มีความแข็งเปราะก็ควรใช้เม็ดขัดขนาดใหญ่ (หยาบ) เม็ดขัดแบ่งขนาดได้เป็น 22 ระดับ

ขนาดของเม็ดขัดจะระบุตามความหยาบของเม็ดขัด เช่น 140/170 หมายถึงเม็ดขัดที่สามารถร่อนผ่านตะแกรง No.140 แต่ถูกดักไว้ด้วยตะแกรง No.170 จะระบุเป็น Grit Size (Mesh) 140 เป็นต้น ยิ่งตัวเลขสูงแสดงว่าเม็ดขัดยิ่งมีขนาดเล็กหรือมีความละเอียดสูง

4. ความหนาแน่น (Concentration)

คือปริมาณของเม็ดขัดต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร มีหน่วยเป็นกะรัตต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (ct/cm3) ความหนาแน่นจะส่งผลต่อหลายปัจจัยเช่น อายุใช้งานของจานเจียระไน ปริมาณการขจัดเนื้อวัสดุ ขนาดมิติของชิ้นงาน ความละเอียดของผิวชิ้นงาน

Degree of concentration

50 = 2.2ct /c.c.

75 = 3.3ct / c.c.

100 = 4.4ct / c.c.

120 = 5.5ct / c.c.

150 = 6.6ct / c.c.

โดยทั่วไปราคาของจานเจียระไนจะสัมพันธ์กับปริมาณความหนาแน่นเป็นหลัก

นอกจากนี้ ในการทำงานสำหรับกระบวนการเจียระไน เรายังต้องคำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ

ประกอบด้วย คือ

ความเร็วของจานหมุน

พื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างจานเจียรและชิ้นงาน

กระบวนการเจียระไนเป็นแบบเปียกหรือแห้ง wet or dry

 ซึ่งแต่ละปัจจัยก็มีมีผลต่อผลลัพธ์ของงานเจียระไนที่จะได้ออกมาทั้งสิ้น

สรุป

การเลือกหินเจียรให้เหมาะสมกับงานถือเป็นอีกหนึ่งกระบวนการเพิ่มคุณภาพให้ชิ้นงาน รวมถึงทำให้เกิดการใช้งบประมาณภายในโรงงานที่เหมาะสม ซึ่งมีปัจจัยที่ต้องใส่ใจ 4 ประการ คือ ชนิดของเม็ดขัด ตัวประสาน ขนาดของเม็ดขัด และความหนาแน่นของเม็ดขัด โดยผู้เลือกซื้อควรสำรวจความต้องการในการใช้งานของตนก่อนเพื่อให้อุปกรณ์สามารถใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ