研磨中產生的熱量(簡稱研磨熱)是研磨工序不可忽視的重要現象，主要發生原因是由磨粒切削工件時產生的高速摩擦所致。
研磨熱量的分佈與產生會受到多種因素影響，例如砂輪的材質、工件的材質、研磨條件（如速度、進給量、切削深度等），以及冷卻液的使用情況。
之於工件：
不良的研磨可能會使工件溫度上升，引起熱膨脹、表面燒傷、使硬化層回火軟化，甚至導致工件產生細微研磨裂紋等問題。
之於砂輪：
不良的研磨可能會使砂輪溫度上升，加速砂輪耗損、使結合劑融化、甚至引發砂輪產生些微型變等問題降低加工穩定性。
※宏崴補充站：鑽石砂輪不耐高溫(600-700℃)，如果要進行高溫研磨請選CBN>>>鑽石砂輪與CBN怎麼選擇
因此，如何有效控制研磨熱的產生與傳遞，並透過合理的冷卻及工藝參數調整進行管理，是研磨技術中一項重要的課題。
目錄
傳統砂輪與超級砂輪的研磨熱差異
重點：超級砂輪的導熱效果較傳統砂輪高，超級砂輪多數熱量會往砂輪中心帶，而傳統砂輪的磨削熱量則多數會在工件上。
熱量比例(80/20)：
超級砂輪：80%在砂輪，20%在工件上。
傳統砂輪：20%在砂輪，80%在砂輪上。
此數據僅供參考，實際測試上面可能因工件、磨料材質、加工選擇、環境等因素而有浮動。
—以下內容在超級砂輪與傳統砂輪都適用—
研磨熱發生原因
在砂輪研磨工件時，研磨過程會產生大量的熱量，這些熱量的分佈決定了最終工件的溫度升高。
過量研磨熱的影響
1.高溫與火花：
- 在研磨過程中，磨粒切刃與工件產生的負斜角會使切削速度變得極高，同時也會產生高溫，進而伴隨火花飛濺。
- 影響：透過顯微鏡觀察研磨屑時，可以發現其中包含熔融的球狀物，說明局部溫度已接近工件材料的熔點。
2.工件熱膨脹與氧化:
- 過量的研磨熱會使工件表面溫度升高，引發熱膨脹及氧化現象
- 影響：加工表面品質。
3.表面研磨燒焦導致工件性能降低:
- 表面溫度過高可能導致局部燒焦，降低耐磨性。
- 影響：對於淬火鋼，過高的熱量可能會誘發回火現象，削弱其硬度與強度，而產生細研磨裂痕。
4.裂痕與加工缺陷:
- 過大的研磨熱可能在加工過程中或完成後，造成微裂紋甚至細微裂痕，進一步削弱工件的結構完整性。
研磨溫度的分類
磨料研磨點溫度(A.B)（磨料切刃前端的溫度）
- 定義：指A、B所示磨料切刃在研磨時前端瞬間達到的局部高溫。
- 溫度特徵：常達1000數百℃以上，是研磨過程中溫度最高的區域。
- 影響：研磨效率與磨料消耗有密切相關，需根據此溫度評估磨料耐熱性。
砂輪研磨點溫度(S)（砂輪與工件接觸面的平均溫度）
- 定義：指砂輪與工件接觸面積 S時的整體平均溫度。
- 溫度特徵：此溫度低於磨料研磨點溫度，但分布範圍更廣。
- 影響：與工件熱損傷有關，如表面燒焦、熔化或裂紋。
工件溫度（熱流入工件後的溫度）
- 定義：指研磨熱流入工件內部後造成的整體或局部溫度。
- 影響：過高的工件溫度會引起熱膨脹，導致工件尺寸精度下降。則若工件是淬火鋼，可能因局部溫度過高而發生回火，發生細研磨裂痕。
研磨溫度的判定標準
研磨溫度對研磨結果的影響，根據研磨現象可分為三個層面：
若重視磨料損耗 → 磨料研磨點溫度最重要
例如：需延長砂輪壽命時，需降低磨料局部高溫，選擇耐熱性更佳的磨料或調整研磨參數。
若關注工件表面品質 → 砂輪研磨點溫度最重要
例如：防止表面燒焦、裂痕或破裂，需控制砂輪與工件接觸面的平均溫度，提升冷卻效果。
若要求尺寸精度 → 工件溫度最重要
例如：需減少熱膨脹對尺寸精度的影響時，重點控制熱流入工件的溫度，確保加工穩定性。
可依您目前重視的去決定如何改善工序。
工件的平均溫升計算方式(傳統與超級砂輪都適用)
在研磨過程中，幾乎所有機械能都轉化為熱能。其中部分熱量會流入工件內部，另一部分則透過研磨液、空氣、工件夾頭、頂心等方式排放或散熱。這兩者之間的熱量差會儲存在工件內，導致工件溫度上升，並可根據工件的熱容量（體積×密度×比熱）計算其平均溫升。
設工件的平均溫升θ，單位時間的θ增加量dθ/d 可由以下方程式表示：
其中：
V:研磨速度
Ft:切線研磨阻力
R:熱流入率（流入工件的熱量比例）
Q:單位時間內產生的總研磨熱量（研磨阻力⋅ 研磨速度）
Qr:單位時間內工件表面散失的熱量
M:工件質量
A:放熱面積
c:比熱
J:熱功當量
αh:工件表面熱傳達率（依冷卻條件變化）
當t=0時時，工件的溫升 θ=0。隨時間 t 增加，工件的平均溫度 θ 可由以下公式求得：
此式顯示：
- 初始時刻（t→0），工件溫升較快。
- 隨時間增加，工件的熱量流入與散熱達到平衡，最終穩定於平衡溫度。
熱流入率 R 的特徵
- 乾式研磨： 為 0.7~1.0（大部分熱量進入工件）。
- 水溶性研磨油:大幅降低至 0.2 以下（冷卻效果顯著）。
表面熱傳達率 αh的影響
- 水溶性研磨油：熱傳達率約為 0.1~0.5 cal/℃·cm²·sec。
- 無空氣流通：熱傳達率降至十分之一（冷卻效果顯著降低）。
在進行大量研磨油冷卻的研磨加工中，工件的平均溫升可有效控制在 10℃以內。
研磨溫度的控制
1.使用大量冷卻能力高的研磨液：因研磨熱有一部分會被研磨屑和加工液帶走，使用冷卻能力高的研磨液能有助於將研磨時的高溫分散帶走，降低工件與砂輪的熱量。
2.砂輪使用粒度大、結合度小、組織粗者：砂輪的結合度與密集度會影響熱量的產生，過於密集的磨料會導致熱量堆積使研磨過程中容易產生高溫，選擇適當的材質或調整合適的氣孔能有助於降低熱量，同時實現高效率加工。
3.減低砂輪周轉速度
4.減小切入量： 過大的切入量另一點也容易使砂輪卡屑，進而造成研磨表面燒傷、砂輪損壞等問題，如有發現這些狀況，建議減小切入量
5.增大進給量(橫送速度)： 降低單點的停留率能有助於工件散熱
6.發生平滑、填塞的砂輪請立即修整： 如果一直維持原加工方式，但發現平滑或堵塞時可以先嘗試第一步「增加轉速」嘗試砂輪是否能自動代謝，如果還是不行就建議進行修整。
7.傳統砂輪轉換成超級砂輪時，如您的砂輪過寬建議優先選擇減少寬度轉換。
宏崴補充站：當砂輪與工件的接觸面積較大時（例如內圓研磨），會導致研磨產生的熱量較多，從而使研磨溫度升高。在這種情況下，需特別注意工件的溫升，以防止因過熱引起的尺寸誤差、表面燒傷或其他熱損傷。
結論
研磨熱是研磨過程中機械能轉化為熱能所產生的現象，主要由磨料與工件間的高速摩擦引起。
為有效控制研磨熱，需採取合理的對策，降低研磨熱的產生，如使用冷卻效果佳的研磨液、選擇適合的砂輪、降低砂輪周轉速度、減小切入量、增加進給量並及時修整砂輪。此外，對於接觸面積較大的研磨作業，如內圓研磨，更應加強冷卻與散熱措施。透過有效管理研磨熱，能確保工件的表面品質、尺寸精度，並提升加工穩定性與砂輪的使用壽命。
行動
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