在精密研磨加工中，工件表面品质是评估制程稳定与设备精度的重要指标。其中，短波纹是一种常见但不易察觉的表面缺陷，虽然并不是明显的刮痕，却可能影响零件配合、光学反射特性或后续镀膜品质。
短波纹的出现多源于加工中出现的微小震动或旋转不均，涉及皮带传动、主轴密封、油压系统、齿轮与马达等多项因素。
为有效提升研磨稳定性与成品品质，本篇将针对各种可能原因进行系统性说明，作为设备检修与制程管理的参考依据。
目录
研磨中出现的短波纹是什么?
研磨短波纹是指在工件表面出现的 间距非常小、波长很短 的规则性或不规则性纹路。这些纹路通常很细微，通常在几十微米至几毫米之间，可能需要仔细观察才能发现，但它们会影响工件的表面粗糙度和精度。
研磨短波纹的主要特征
- 波长短： 相较于长波纹 (long wave marks)，短波纹的波峰和波谷之间的距离非常小。
- 间距规则或不规则： 纹路的排列可能具有一定的规律性，也可能呈现不规则的分布。
- 细微： 通常尺寸很小，可能需要使用放大镜或表面粗糙度测量仪器才能清晰辨识。
- 影响表面品质： 即使肉眼不易察觉，短波纹也会增加表面粗糙度 (Ra, Rz 等数值)，影响后续的加工或使用。
短波纹的原因与解决方法
原因一:来自皮带的震动
当皮带厚度不均时，在皮带传动的过程中，主动轮与被动轮之间的中心距会随皮带厚度的变化产生微小波动。这种波动会使主轴在旋转过程中出现轻微的速度起伏或轴向摆动，形成周期性的机械震动。
由于研磨是高精度加工，这类细微的震动会直接反映到工件表面，造成短波纹。
来自皮带震动的解决方式
- 检查皮带是否厚薄一致，若不一致应更换品质较佳的皮带。
- 调整皮带张力至适当范围，避免过松或过紧。
- 若使用V形皮带，应：
- 检查皮带断面是否与槽轮相符；
- 必要时选用较小断面的V形皮带，以减少与轮槽的干涉。
- 确认槽轮排列是否同轴且平行，也须确认槽角度是否适当，避免偏斜。
- 定期检查皮带与轮槽磨损状况，必要时更换。
原因二:来自其他机械的震动
即使磨床本身机构良好，若周遭设备运转时产生震动传导到磨床，仍可能导致工件与砂轮产生微震动，产生间歇接触，引发短波纹产生。
(微震动→产生间歇接触→引发短波纹)
在旋径大的磨床中，工件和砂轮高悬于支持面上时，若无特殊地基，很容易受外来震动影响。
如何判断是否来自机械本体的震动
停止磨床运转后，可采以下方式检查是否存在来自机械本体或环境的震动源：
- 在机体某一固定部位安装指示器，观察其指针是否有异常晃动。
- 在砂轮心轴的外壳上放置一杯水，观察水面是否出现持续波动。若未运转时即出现异常振动现象，则可判断震动为机台外部环境所致。
针对细粒度、软结合度砂轮研磨辊筒的建议条件调整
在使用细粒度（fine grit）、软结合度（soft bond）的砂轮进行辊筒研磨时，若出现短波纹或加工不稳定，可考虑以下对策：
- 将砂轮的转速降低至原设定的60%至70%。
- 降低砂轮速度可减少加工中的切削力变化与热变形，进而提升研磨稳定性并抑制短波纹产生。
原因三:油压系统的震动
在磨床运作中，若油压泵或放泄阀（Relief Valve)出现错误作用，可能导致油压系统压力不稳，进而产生周期性或间歇性震动，这些震动会传导至主轴或工作台，导致工件表面形成短波纹。
如何判断油压故障
- 如果需要将放泄阀调整至极低压力才能使系统稳定运行时，表示该油压单元可能已故障或磨损严重。
- 若油压系统各单元的异常现象已相当明显，应针对故障元件逐一检查与更换，以「对症下药」。
其他可能相关因素
除了油压单元本身，也应注意以下部分是否存在异常：
- 联轴器（Coupling）的排列与对心状况：若偏心或松动，也可能产生震动。
- 冷却泵的作动情况：冷却泵异常可能引起流体压力波动，进一步影响系统稳定性。
原因四:来自马达的震动
全面检查所有马达的震动状况
- 使用震动计或手感初步判断，针对异常震动进行进一步检测。
如果发现某一个马达有震动现象，可以依以下步骤进行检查：
- 是否有确实锁固于底座：马达若未牢固固定，运转时会产生共振与偏摆。
- 滑轮是否平衡：不平衡的滑轮会导致偏心运转，引起连带震动。可使用动平衡机进行检查与调整。
- 马达轴是否偏摆或对心不良： 检查轴是否弯曲或与连接轴如:联轴器对心偏移。必要时进行轴心校正。
原因五:来自链条和链轮的震动
在研磨设备中，若工作驱动机构采用链条与链轮作为传动方式，需特别注意以下几点，以避免因传动不稳造成工件表面出现短波纹（short periodic waviness）：
- 链轮多角形效应（Polygonal Effect）
- 链轮实际运动并非完美圆形，而是呈现多角形运动轨迹，称为「多角形效应」，这会导致链条输出运动的瞬时速度产生周期性波动。
- 驱动链轮尺寸越大（齿数越多），此波动效应越小，有助于提升旋转平稳度。
- 若使用齿数过少的驱动链轮，或链条角度变化过大，容易使工件旋转产生微小周期性变化，进而在研磨中导致短波纹产生。
- 链条张力的调整
- 维持链条的适正张力有助于稳定传动，减少因链条松弛或跳动而导致的加工不均。
- 张力过松会导致跳齿与冲击，张力过紧则会增加负载并引起震动。
零件磨损检查与更换
- 若震动来自链条或链轮的严重磨耗（如拉长、齿形变形、偏摆等），应立即更换新品，以恢复传动稳定性。
- 定期进行润滑与张力检查，可延长寿命并减少不稳定因素。
原因六:主轴台的密封太紧
在研磨设备中，若主轴台使用毡（毛毡）或其他密封材料作为防尘或防油结构，应注意密封压力是否过大。
密封材过紧的影响:
- 当密封过紧时，会对心轴（主轴）产生阻力，形成类似「制动」的作用。
- 此阻力会干扰主轴的正常旋转，即使在皮带张力正确或偏松的情况下，也可能出现异常运动。
※在皮带松弛时，用手可轻易转动面板，这才是正常状态。
密封材过紧的表现状态
若密封过紧，即使皮带松弛，仍会造成主轴旋转间歇性受阻：
- 皮带过紧时：主轴运动呈跳跃状（jerky motion）。
- 皮带松弛时：主轴可能转速降低甚至停止。
- 该现象会随每转一圈重复数次，产生不规则或周期性的转动干扰。
如何解决密封材过紧的问题
- 检查主轴密封压力，确保密封材接触适当、不产生过大摩擦力。
- 若使用毡类密封，应考虑其压缩量与润滑状况。
- 测试时可松开皮带，手动旋转主轴，确认转动是否顺畅无异常阻力。
- 必要时可更换低摩擦系数密封材料，或调整安装方式减少压迫。
原因七:不完全的齿轮作用
在使用齿轮传动驱动工件旋转的磨床中，若齿轮运作不完全或不稳定，会直接影响工件旋转的接触均匀度，导致出现短波纹。
常见的异常现象
- 齿轮咬合不完全或动作不连续，会导致工件旋转速度出现微小但持续的变动。
- 这类变动会使砂轮在某些点接触时间变长，而其他点则快速略过，造成表面加工量不一致。
新旧齿轮的对应方式
新齿轮初期不当配合：
- 若问题出现在新更换的齿轮，可能是因表面微观干涉或加工痕迹造成咬合不良。
- 可用混有少量软磨料的润滑油进行手工抹磨，促进齿面配合。
※注意：抹磨过程需小心控制，避免磨料过粗或过度施力，以免造成齿形失真或破坏齿轮精度。
齿轮已磨耗或损伤：
- 当齿轮出现明显磨耗、点蚀、缺齿或偏心时，会加剧传动不稳定。
- 此时应更换齿轮，避免进一步影响加工品质。
结论
短波纹是研磨加工中常见的表面缺陷，其形成通常与机械震动或传动系统不稳定有关。从皮带厚度不均、马达或链条震动、主轴密封过紧，到齿轮传动不良等，皆可能造成工件旋转的周期性变化，使砂轮在工件表面产生不均接触，进而形成短波纹。因此，预防与改善短波纹，需从整体传动系统与震动来源着手，逐一排查与校正，确保传动平稳、结构刚性足够，并采用适当的砂轮条件与加工参数。透过系统性检查与维护，可有效提升工件表面品质，避免重工与不良率提升。
行动
- 该如何选择砂轮>>>金刚石砂轮与CBN砂轮怎么选择？
- 正确掌握研磨异常的情境>>研磨异常的的原因?该如何掌握异常状况?
- 如何选择削整结合剂砂轮的工具>>不同结合剂的砂轮该如何削整
- 当前的砂轮是否属正常磨损>>>目前的砂輪狀態如何 ? -电铸砂轮篇
- 如何修整砂轮>>砂轮修整修鋭方式
- 砂轮修整两阶段>>什么是砂轮的修整与修锐
- 如何选择削整结合剂砂轮的工具>>如何选择砂轮的削整工具
- 切刃不同的研磨状态>>深入了解砂轮切刃形状、变化与自锐机制
- 结合剂砂轮的削整有何不同>>不同结合剂的砂轮该如何削整
- 研磨表面出现刮痕与烧伤怎么办？>>研磨表面出现刮痕与烧伤？一次搞懂异常原因与改善方法！
- 出现颤纹怎么办>>外圆研磨出现颤纹怎么办?全方面分析原因与解决方法
- 砂轮填塞、平滑与工件破裂的研磨异常>>避免砂轮填塞、平滑与工件破裂:搞懂研磨加工的常见陷阱与改善方案
- 什么是结合度?>>什么是结合度?我该如何选择
- 执行>>金刚石与氮化硼砂轮、抛光磨料、抛光设备、抛光工具、金刚石修整工具
- 不同结合剂要如何修整>>不同结合剂的砂轮该如何削整
- 覆盘
研磨方面 我们提供客制化调整，可以依加工需求调整比例已达最高效率
如果看完内文还是不知道怎么挑选最适合的。
欢迎跟我们联络，我们会有专人为您解答
如有需要订制报价也欢迎与我们联系
客服时间：周一至周五09：00~18：00
有想了解的题材或电话说不清楚的都欢迎私讯脸书~~
宏崴脸书：https://www.facebook.com/honwaygroup
您可能感兴趣的文章…
