หินเจียรุ่น Synergy Wheel จากผู้ผลิตยี่ห้อ TEIKEN

การเจียชิ้นงานที่ต้องการความละเอียดสูง มีวิธีการควบคุมขนาดของหินเจียจากความร้อนที่เกิดขึ้นขณะเจียชิ้นงานอยู่หลากหลายวิธีด้วยกัน ยกตัวอย่างเช่น การเพิ่มปริมาณส่วนผสมน้ำยาหล่อเย็นให้มากกว่าปกติ การควบคุมอุณหภูมิของน้ำยาหล่อเย็น การควบคุมอุณหภูมิของห้อง　หรือแม้กระทั่งการควบคุมความเร็ว (Grinding wheel speed) หรือการเคลื่อนที่ (Feed) ของเครื่องเจีย เป็นต้น ผู้ใช้งานส่วนมากมีความคาดหวังว่าวิธีต่างๆเหล่านี้ จะใช้ได้ผลและมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยมองข้ามปัจจัยที่สำคัญที่สุดไป นั่นก็คือตัวของหินเจีย

หินเจียรุ่น Synergy Wheel จากผู้ผลิตยี่ห้อ TEIKEN จึงพัฒนาตัวบอดี้แบบเซรามิกติดเนื้อหินเจียชนิด Diamond/CBN ขึ้นมาเพื่อลดปัญหา การเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปทรงของตัวหิน เมื่อเจอกับความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งาน โดยมีการนำวัสดุประเภทเซรามิกที่มีรูพรุน มาทำเป็นตัวบอดี้ของหินเจีย แทนที่การใช้อะลูมิเนียม ต่างจากหินเจียอื่นๆทั่วไป ทำให้ขนาดของหินเจียไม่ผิดเพี้ยนไปจากเดิม แม้จะเจอความร้อนที่เกิดขึ้นขณะใช้งาน นอกจากนี้รูพรุนในเนื้อวัสดุยังทำหน้าที่ ช่วยระบายความร้อนได้อีกทางหนึ่งด้วย

◆โครงสร้างของ Synergy Wheel
1) การเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปทรง เนื่องจากความร้อน

สำหรับหินเจียโดยทั่วๆ ไปเช่นหินประเภท WA, PA, GC การเปลี่ยนแปลงขนาดเนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นขณะใช้งานนั้นอาจไม่เป็นปัญหาจึงมองข้ามไปได้ แต่สำหรับหินเจียแบบที่บอดี้ของหินเป็นวัสดุประเภทโลหะนั้น ถือว่าเป็นเรื่องที่สำคัญมาก ยกตัวอย่างเช่น การขัดเจียชิ้นงานที่วัสดุมีความแข็งและต้องการความละเอียดของงานสูง โดยทั่วไปจะใช้บอดี้หินที่เป็นวัสดุอะลูมิเนียมยึดติดเม็ดขัดเข้าด้วยกันโดยใช้บอนด์แบบเรซิ่นและติดบนตัวบอดี้แบบอะลูมิเนียม ความร้อนที่เกิดขึ้นบริเวณจุดที่ขัดเจีย จะแผ่ขยายไปที่เนื้อหินและส่วนที่เป็นบอดี้ โดยปกติอะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่เก็บและนำความร้อนได้ดีอยู่แล้ว ดังนั้นพอเกิดความร้อนขึ้น ก็จะทำให้โครงสร้างเกิดการขยายตัวส่งผลให้หินเจียเกิดการเปลี่ยนรูปทรงและขนาดไป

จากรูปที่ 1 เป็นกราฟแสดงอัตราการนำความร้อนของวัสดุที่นิยมนำมาทำหินเจีย เมื่อเทียบกันระหว่างวัสดุที่ใช้ทำหินขัดทั่วๆไป เช่น Al2O3(WA), Sic(GC) กับวัสดุของหินเจียอย่าง CBN หรือ Diamond กลุ่มหลังจะมีอัตราการนำความร้อนรวมถึงการสะสมความร้อนที่สูงกว่ากลุ่มแรก

ในทางตรงกันข้าม ก็มีหินเจียบางประเภท ที่ออกแบบมาด้วยวัตถุประสงค์ที่ว่า ต้องการถ่ายเทความร้อนจากเนื้อหินไปยังบอดี้ของหินให้ได้มากที่สุด โดยการผสมผงของโลหะ เช่น ผงทองแดง, ผงโลหะผสมทองแดง, ผงเงิน เป็นต้น เข้าไปกับเนื้อของหินโดยตรง

2) ความแตกต่างระหว่างอะลูมิเนียมบอดี้กับเซรามิกบอดี้

เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว TEIKEN ได้พัฒนาหินเจียขึ้นมาชนิดหนึ่งชื่อว่า Synergy Wheel โดยวัสดุที่ใช้ทำเป็นบอดี้ของหินเจียมีคุณสมบัติพิเศษคือโครงสร้างจะขยายตัวน้อยมากเมื่อเจอกับความร้อน อีกทั้งเนื้อของวัสดุเองยังมีรูพรุนที่ช่วยระบายความร้อน วัสดุที่ว่านั้นก็คือ เซรามิก โดยหินเจียดังกล่าว ได้ถูกนำออกสู่ตลาดในปี ค.ศ.2004 และได้รับเสียงตอบรับจากผู้ใช้งานเป็นอย่างดี

จากรูปที่ 2 กราฟแสดงค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของแต่ละส่วนในโครงสร้างของหินเจีย รูปที่ 3 เป็นภาพแสดงส่วนประกอบของโครงสร้างหินเจียแบบอะลูมีเนียมบอดี้ จากภาพทั้ง 2 ทำให้ทราบว่า โครงสร้างอะลูมิเนียมบอดี้ โดยทั่วไปประกอบด้วย บอดี้ที่เป็นวัสดุอะลูมิเนียมและชั้นของเนื้อหินเจีย ซึ่งทั้ง 2 ส่วนประกอบนี้ต่างก็มีค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวที่สูง ดังนั้น ส่วนประกอบของหินเจีย Synergy Wheel จึงเลือกใช้วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่ต่ำ และทนต่อการเปลี่ยนแปลงรูปทรงและขนาดเมื่อเจอความร้อน

จากภาพ ชั้นกั้นระหว่างบอดี้กับชั้นของเนื้อหินเจีย (ในที่นี้เรียกว่า ชั้นกลาง) ชั้นกลางนี้ประกอบไปด้วย ผงอะลูมิเนียม โดยมียางเป็นตัวผสานทำให้แข็งตัว หน้าที่ของชั้นกลางคือ ป้องกันความเสียหายหรือรอยที่จะเกิดขึ้นกับชิ้นงาน เมื่อหินเจียมีการสึกหรอหรือหมดอายุการใช้งาน

3) โครงสร้างของ Synergy Wheel
จากรูปที่ 4 Synergy Wheel ในแนวตัด จะสังเกตเห็นว่าบอดี้ของหินที่เป็นเซรามิกถูกเชื่อมต่อกับเนื้อของหินเจียโดยตรง ◆ตัวอย่างการใช้งาน
คุณภาพการใช้งานที่ผ่านการทดสอบมาแล้วพบว่า Synergy Wheel มีคุณภาพที่ดีกว่า อีกทั้งการใช้งานก็สามารถใช้ร่วมกับ Cutting Condition เดิมๆ ที่ผู้ใช้งานเคยใช้งานอยู่ได้เลย

(1) การเจียแนวราบสำหรับโลหะแผ่นบาง Die steel (Surface grinding)
จากตารางที่ 1 ด้านล่าง เป็นตัวอย่างการเจียในแนวราบ ของชิ้นงานที่เป็นแผ่นเหล็กบางๆ การเจียชิ้นงานในลักษณะนี้ ปริมาณการกินลึกจะต้องมีความเหมาะสม ไม่เช่นนั้นจะทำให้ชิ้นงานเกิดความเสียหายได้ การใช้หินเจียประเภทบอดี้แบบอะลูมิเนียมในการเจียงานลักษณะนี้ มีโอกาสสูงมากที่ปริมาณการกินลึกจะมีมากกว่าที่ผู้ใช้งานกำหนดไว้ (Over-cut) เนื่องจากตัวของหินเจียบอดี้แบบอะลูมิเนียมจะเกิดการขยายตัวเมื่อเกิดความร้อนขึ้นขณะเจียชิ้นงาน ผลที่ตามมาก็คือทำให้ชิ้นงานเกิดการแอ่นหรือโค้งเสียรูป (2) การเจียแนวราบ Float glass
จากตารางที่ 2 แสดงถึงข้อมูล Cutting Condition กระจกเป็นวัสดุที่มีอัตราการนำความร้อนค่อนข้างต่ำ (อัตราการนำความร้อน: 1W/(m・K) ค่าโดยประมาณ) การเจียวัสดุประเภทนี้จะทำให้ได้ผลการทดสอบและเห็นความแตกต่างที่ชัดเจนมาก จากรูปที่ 6 ด้านล่างเป็นภาพการเจียชิ้นงานด้วยวัสดุตัวล้อแบบอะลูมิเนียม จะสังเกตเห็นว่าชิ้นงานมีความสูงต่ำไม่เท่ากัน　การเข้างานของหินจากซ้ายไปขวาหรือจากขวาไปซ้ายหินจะเกิดการขยายตัวใหญ่ขึ้น และพอหินเคลื่อนที่ผ่านพ้นชิ้นงานไปหินก็จะหดตัวลง พอเกิดเหตุการณ์แบบนี้ซ้ำๆ ชิ้นงานที่ได้ออกมาคุณภาพก็จะไม่สม่ำเสมอ อีกทั้งตัวของหินเจียแบบอะลูมิเนียมบอดี้เองก็ยังมีการสึกหรอที่รวดเร็วอีกด้วย

ถ้ามีหินเจียที่สามารถควบคุมขนาดของหินได้ง่ายๆ และหินไม่เปลี่ยนแปลงรูปทรงเมื่อเกิดความร้อนขึ้น สามารถควบคุมความแม่นยำของขนาด Vitrified Wheel ได้ และถ้ามีหิน Resinoid Wheel สำหรับงาน Finishing ที่ให้ความเรียบผิวดีๆ รับรองขายได้แน่นอน นี่เป็นข้อเสนอแนะจากผู้ลูกค้าท่านหนึ่ง และกลายมาเป็นแรงจูงใจในการพัฒนา Synergy Wheel

หลังจากที่นำ Synergy Wheel ออกสู่ตลาด ก็พบว่ามีลูกค้าอีกหลายเจ้าที่มีปัญหาและความต้องการในลักษณะเดียวกัน ทำให้ Synergy Wheel ได้รับการตอบรับจากผู้ใช้งานเป็นอย่างดี