การเจียระไนเป็นกระบวนการตบแต่ง ตบแต่งกระบวนการหนึ่งที่สามารถให้ความเที่ยงตรงในขนาดของการตัดแต่งชิ้นงานสูงมากคือ มีความเที่ยงตรงราว +0.002 มิลลิเมตร หรือดีกว่านี้ได้ แล้วยังทำให้ผิวชิ้นงานที่ตัดแต่งได้มีความเรียบสูง ซึ่งจะทำให้เมื่อนำชิ้นงานไปใช้งาน แล้วมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ถ้าเป็นเพลาที่จะต้องหมุนอยู่ในรูก็สามารถเพิ่มความเร็วในการหมุนขึ้นได้และการหมุนจะราบเรียบและเงียบขึ้นการตัดแต่ง ตบแต่งด้วยเครื่องเจียระไนนี้นั้นจะใช้เม็ดหินเจียรทำหน้าที่เป็นมีดตัดแต่งและเม็ดหินเจียรที่ใช้จะต้องมีคุณลักษณะดังนี้
การเจียระไนจะเป็นการตัดแต่งโดยใช้เม็ดหินเจียร (Abrasives) ที่มีขนาดละเอียดต่างๆ กัน ตามลักษณะการใช้งานและมีตัวประสาน (Bonds) ซึ่งทำหน้าที่ยึดเม็ดหินเจียรให้ติดกันแน่นเพื่อให้เม็ดหินเจียรทำหน้าที่เป็นมีดตัดแต่งได้ ในที่นี้จะได้กล่าวถึงหินเจียรวิธีการเลือกหินเจียรทำหน้าที่เป็นมีดตัดแแต่งได้ ในที่นี้จะได้กล่าวถึงหินเจียร วิธีการเลือกหินเจียร และรายละเอียดต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับหินเจียรและการเจียระไนดังต่อไปนี้
เม็ดหินซิลิคอนคาร์ไบด์จะแข็งกว่าอะลูมินั่มออกไซต์ จะมีความเปราะและจะแตกง่ายเมื่อมีแรงมากระทำซึ่งจะเกิดกับการเจียระไนเหล็กเหนียว จึงไม่เหมาะที่จะใช้เจียระไนเหล็กเหนียว เม็ดหินซิลิคอนคาร์ไบด์เหมาะที่จะใช้เจียระไนวัสดุที่มีความแข็งแรงดึงต่ำ เช่น อะลูมิเนียม ทองเหลือง และทองสัมฤทธิ์ เป็นต้น และวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง เช่น พวกคาร์ไบต์ หิน และเซรามิก เป็นต้น นอกจากนี้ยังใช้เจียระไนเหล็กหล่อ โลหะที่ไม่ไช่เหล็กและพวกโลหะ ซิลิคอนคาร์ไบด์หลายสีตั้งแต่ สีเขียวจนถึงสีดำ ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวใช้ในการเจียระไนพวกคาร์ไบด์และวัสดุแข็งอื่นๆ เป็นส่วนใหญ่ ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำใช้ในการเจียระไนเหล็กหล่อและโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่นิ่ม เช่น อะลูมิเนียม ทองเหลือง ทองแดง เป็นต้น และยังเหมาะสำหรับใช้เจียระไนพวกเซรามิก หินชนิดนี้ภาษาทางการ ที่รักกันทั่วไปมีคาร์โบวันตัม (Carborundum) คริสโตลอน (Crystolan) เป็นต้น
เม็ดหินชนิดนี้เพิ่งได้มีการพัฒนาขึ้นมาใช้เมื่อไม่นานมานี้ เม็ดหินนี้จะมีส่วนผสมของ เซอร์โคเนียประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ โดยได้จากการหลอมเซอร์โคเนียมออกไซด์และอะลูมินั่ม ออกไซด์เข้าด้วยกัน ที่อุณหภูมิสูงถึง 1,900 องศาเซลเซียส ใช้กับชิ้นงานที่ต้องการการเจียระไน เนื้องานออกมากๆ และงานเจียระไนละเอียด เช่น งานในโรงรีดเหล็ก โรงหล่อเหล็กเป็นต้น การเจียระไนจะดีกว่าเม็ดหินอะลูมินั่มออกไซด์ ในการเจียระไนด้วยเม็ดหินอะลูมินั่มออกไซด์ เมื่อ เริ่มเจียระไนเม็ดหินจะตัดเนื้องานอย่างมีประสิทธิผล และเมื่อได้เจียระไนไปสักระยะหนึ่งเม็ด หินเจียระไนก็จะเริ่มทื่อและจะกินเนื้องานไม่ดี จะถูไปบนผิวชิ้นงานทำให้เกิดความร้อนขึ้น ซึ่งจะ เป็นเหตุให้ตัวประสานอ่อนตัว จับยึดเม็ดหินเจียรไว้ไม่อยู่ เม็ดหินเจียรก็จะหลุดออกจาก หนเจียระไน ทั้งๆ ที่ใช้งานได้เพียง 20 – 30 เปอร์เซ็นต์ของอายุของมันเท่านั้น แต่ถ้าเป็นเม็ดอาคเนีย อะลูมินั่มออกไซด์ก็จะมีความแตกต่างกัน เพราะเมื่อเริ่มต้นเจียระไนจะมีลักษณะ ที่เหมือนกัน แต่เมื่อเม็ดหินเจียรเริ่มทื่อ การแตกบินเล็กๆ ของเม็ดหินเจียรก็จะทำให้เกิดมุมคมตัดใหม่ขึ้นโดยที่เม็ดหินเจียรนั้นยังยึดติดอยู่กับตัวประสาน การแตก หินเจียระไนนี้ยังได้พาความร้อนที่เกิดขึ้นกับหินเจียรออกไปด้วย จึงทำให้เม็ดคงความสามารถในการจับยึดอยู่กับตัวประสานจนกระทั่งได้ใช้เม็ดหินเจียรไปแล้วของเม็ดหินเจียร
เม็ดหินเจียรที่ใช้สำหรับทำหินเจียรทุกชนิดจะได้จากปฏิกิริยาทางเคมีที่สังเคราะห์ ขึ้น และผ่านกระบวนการแปรสภาพให้เป็นเม็ดหินเจียรที่มีขนาดและรูปร่างต่างๆ ได้จึงทำให้ สามารถปรับคุณสมบัติของหินเจียรให้เหมาะสมกับการใช้งานต่างๆ ได้มากยิ่งขึ้น เม็ดหิน เจียระไนที่มีใช้กันอยู่ในปัจจุบันจะมือะลูมินั่มออกไซด์ ซิลิคอนคาร์ไบด์ เซอร์โคเนียอะดูมินัม ออกไซด์ คิวบิกโบรอนในไดรต์ เพชร และเซรามิก เม็ดหินเจียรอะลูมินั่มออกไซด์จะมีใช้กัน มากที่สุด รองลงไปก็จะเป็นพวกซิลิคอนคาร์ไบต์
อะลูมินั่มออกไซด์เป็นเม็ดหินเจียรที่มีใช้กันมากที่สุดคือประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์ของ หินเจียรทั้งหมดจะทำมาจากอะลูมินั่มออกไซด์ เม็ดหินเจียรชนิดนี้มีความเหนียว จึง เหมาะที่จะใช้ในการเจียระไนวัสดุที่มีความแข็งแรงดึงสูง แข็งและเหนียว เช่น เหล็กเหนียว และ โลหะที่เป็นเหล็กอื่นๆ เหล็กไฮสปีด เหล็กผสม เหล็กหล่ออบเหนียว และทองบรอนซ์หรือทอง สัมฤทธิ์แข็ง ภาษาทางการค้าที่รู้จักกันโดยทั่วๆ ไป เช่น อาลันดัม (Alunduทา) อล็อกไซด์ เป็นต้น เม็ดหินเจียรชนิดนี้จะมีสีขาว แต่ถ้ามีการเพิ่มสารอื่นลงไป เช่น เซอร์โคเนียมและวานาเดียม เพื่อเพิ่มความแข็ง ความเหนียว และต่อต้านการไหม้ของหินเจียระไนแล้ว ก็จะมีสีต่างๆ กัน เช่น สีเทา และสีชมพู เป็นต้น อะลูมินั่มออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์ 94.5 เปอร์เซ็นต์ จะมีความเหนียว ที่จะต่อต้านแรงเสียดสีได้ดี จะมีสีค่อนข้างเทาสำหรับเจียระไนงานที่มีความแข็งและเหนียว เช่น เหล็กเหนียว เหล็กหล่ออบเหนียว เป็นต้น อะลูมินั่มออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์ 97.5 เปอร์เซ็นต์ มีความเปราะกว่าและไม่เหนียวเท่า ชนิดที่กล่าวมาแล้ว จะมีสีเทาเช่นเดียวกัน ใช้สำหรับงานเจียระไนไร้ศูนย์ เจียระไนเพลา เจียระไน รูใน ของทั้งเหล็กเหนียวและเหล็กหล่อ อะลูมินั่มออกไซต์ที่บริสุทธิ์ที่สุดจะมีสีขาว ซึ่งเมื่อแตกจะมีมุมคมตัดที่คมมาก ใช้สำหรับเจียระไนเหล็กที่แข็งมาก เช่น การเจียระไนแม่พิมพ์และเกจวัดที่ทำมาจากเหล็กเครื่องมือ (Tool Steels) เป็นต้น แรงมากระทำซึ่งจะ ซิลิคอนคาร์ไบด์เหมาะที่จะใช้เจียระไนและทองสัมฤทธิ์เป็นนอกจากนี้ยังใช้เจียระไน
คิวบิกโบรอนในไตรด์เป็นเม็ดหินเจียรที่ได้พัฒนาขึ้นมาล่าสุด เม็ดหินเจียรสังเคราะห์นี้จะมีความแข็งอยู่ระหว่างซิลิคอนคาร์ไบด์และเพชร ผลึกของมันจะเป็นที่รู้จักกันในชื่อ บอราซอน CBN ซึ่งบริษัทเจเนอรัลอิเล็กทริก (The General Electric Company) เป็นผู้พัฒนาขึ้นมาใน ปี พ.ศ. 2512 เม็ดหินเจียรนี้สามารถเจียระไนเหล็กไฮสปีดได้อย่างง่ายดายและให้ความเที่ยงตรงดีและดีกว่าเพชรในหลายกรณี เม็ดหินเจียรชนิดนี้จะแข็งกว่าอะลูมินั่มออกไซด์ ถึง 2 เท่า และสามารถทนอุณหภูมิในการเจียระไนได้สูงถึง 1,371 องศาเซลเซียส ก่อนที่มันจะแตก เนื่องจากเม็ดหินเจียรนี้มีความแข็งสูงมาก ในการเจียระไนชิ้นงานจึงทำให้เกิดความ คลาดเคลื่อนในขนาดน้อยมาก คิวบิกโบรอนในไตรด์จะแพงกว่าอะลูมินั่มออกไซด์ 10 – 15 เท่า แต่ก็คุ้มค่าถ้านำมาเจียระไนโลหะที่แข็งมาก เช่น เหล็กไฮสปีด และคาร์ไบด์ เป็นต้น
เพชรที่ใช้ในการเจียระไนนั้นจะเป็นเพชรที่ได้มาจากการสังเคราะห์นานขึ้น ในการสังเคราะห์เพชรนี้ถ้าใช้อุณหภูมิ ความดัน ตัวเร่ง และตัวทำละลายที่ต่างกัน ก็จะได้เพชรที่มีรูปร่าง ขนาด และโครงสร้างของผลึกแตกต่างกันไป เพชรมีความแข็งมากที่สุดมากกว่าเม็ดหินเจียรทุกชนิด การจับตัวกันเป็นหินเจียรนั้นอาจใช้ตัวประสานพวกวิทริไฟด์ (Vitrified) หรือโลหะ ก็ได้แล้วแต่ชนิดของเพชรและการนำไปใช้งาน เนื่องจากเพชรมีความแข็งมากจึงใช้เจียระไนทั้งสเตนคาร์ไบด์ ซิลิคอนคาร์ไบค์ พลอย เซรามิก ใช้ตัดคอนกรีต หินอ่อนและกระเบื้อง เป็นต้น อาจใช้น้ำหล่อเย็นหรือไม่ใช้ก็ได้
ในปี พ.ศ. 2531 บริษัทนอร์ตันได้พัฒนาเม็ดหินเจียรใหม่ขึ้นมา และเป็นที่รู้จักกันใน ชื่อ SG ซึ่งเป็นเม็ดหินเซรามิก-อะลูมินั่มออกไซด์ เม็ดหินนี้ดีกว่าเม็ดหินอะลูมินั่มออกไซด์มากในการเจียระไนโลหะผสมที่เหนียว เหล็กที่แข็ง และโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เม็ดหินนอร์ตัน SG แข็ง กว่าอะลูมินั่มออกไซด์และเซอร์โคเนีย-อะลูมินั่มออกไซด์ แต่แข็งน้อยกว่าและมีอายุการใช้งาน สั้นกว่าคิวบิกโบรอนไนไตรด์ ข้อดีของเม็ดหินเซรามิก-อะลูมินั่มออกไซด์ มีดังนี้
ขนาดของเม็ดหินเจียรจะมีตั้งแต่ขนาดหยาบสุดคือ เบอร์ 6 ถึงขนาดละเอียดสุดคือ เบอร์ 1500 ขนาดของเม็ดหินเจียรจะมีผลต่อการเจียระไนมาก ถ้าเม็ดหินเจียรละเอียดมากเกินไปหรือหยาบมากเกินไปก็จะเจียระไนชิ้นงานไม่ได้งานตามต้องการ ปัจจัยที่มีผลต่อการเลือกเม็ด หินเจียระไนมีดังนี้
เบอร์เม็ดหินชนิด |
|||
หยาบ |
ปานกลาง | ละเอียด |
ละเอียดมาก |
6 – 24 | 30 – 60 | 70 – 180 |
220 – 1500 |
เกรดแสดงถึงระดับความแข็งแรงของตัวประสานในการยึดเม็ดหินเจียร ถ้าตัวประสาน สามารถยึดเม็ดหินเจียรระหว่างการเจียระไนได้อย่างดี ก็แสดงว่าตัวประสานมีความแข็งแรงมาก เราจะจัดหินเจียรอยู่ประเภทเกรดอ่อนหรือนิ่มโดยจะมีการแบ่งเกรดตั้งแต่เกรดอ่อนมาก (A) จนถึงเกรดแแข็งมาก ดังนี้
C – G | อ่อนมาก |
H – K | อ่อน |
L – O | ปานกลาง |
P – S | แข็ง |
T – Z | แข็งมาก |
ในการเลือกล้อหินเจียระไน การเลือกใช้เกรดที่ถูกต้องนั้นจะมีความสำคัญมากต่อการใช้งานของหินเจียร ถ้าเกรดหินเจียรแข็งไป เม็ดหินก็จะไม่หลุดออกได้โดยง่ายระหว่างการเจียระไน ทำให้เม็ดหินเจียร (หินเจียร) ด้านหรือทื่อไม่สามารถทำการเจียระไนอย่างได้ผล แต่ถ้าเกรดล้อหินเจียระไนนิ่มไป เม็ดหินเจียรก็จะหลุดออกมาจากหินเจียรได้โดยง่าย ทำให้ล้อหินเจียระไนสึกเร็วไป ทำให้ควบคุมขนาดของชิ้นงานที่เจียระไนได้ยาก การเลือก เกรดของหินเจียรให้เหมาะสมกับชิ้นงานที่เจียระไนแต่ละชนิดนั้นจะมีความยากลำบาก พอควร มักจะใช้การลองผิดลองถูกแล้วเลือกเกรดที่เห็นว่าเหมาะสมที่สุดจากผลของการทดลอง ในการเลือกเกรดของหินเจียรให้เหมาะสมกับชิ้นงานจะต้องพิจารณาถึงปัจจัยต่างๆ ดังนี้
ปัญหาของการเลือกหินเจียรนั้น นับได้ว่าง่ายเลยที่จะได้หินเจียรที่เหมาะสมกับการใช้ง่ายจริงๆ ไม่ว่าจะเป็นชนิดของเม็ดหิน ขนาดเม็ดหิน และตัวประสาน นับได้ว่าเป็นปัญหาที่ค่อนข้างซับซ้อน เราอาจจะต้องการหินเจียรที่มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไปในการเจียระไนชิ้นงานตามที่ต้องการได้ และเป็นการยากที่จะมีหินเจียรเดียวที่มีคุณสมบัติตามที่เราต้องการของเรามากที่สุดเท่าที่จะหาได้ ก็เป็นการเพียงพอ ถ้าเป็นงานทั่วๆ ไปแล้ว เราก็อาจเลือกหินเจียระไนประเภทที่ใช้งานทั่วไป
หินชิลิคอนคาร์ไบด์จะทื่อง่ายเมื่อเจียระไนพวกเหล็กเหนียวหรือเหล็กหล่อเหนียว ดังนั้นจึงไม่เหมาะที่จะนำมาใช้เจียระไนเหล็กเหนียวหรือเหล็กหล่อเหนียว แต่ควรใช้หินเจียระไนอะลูมินั่ม ออกไซด์ หินซิลิคอนคาร์ไบด์มักใช้ในการเจียระไนพวกเหล็กหล่อ ทองเหลือง ทองแดง ทอง สมฤทธิ์อย่างนิม อะลูมิเนียม ยาง หนัง และเหล็กคาร์ไบด์สำหรับปัจจัยที่มีผลต่อการเลือกขนาดเม็ดหินเจียร พอสรุปได้ดังนี้