Poradnik doboru ściernic diamentowych i borazonowych o spoiwie żywicznym

Diament i borazon (regularny azotek boru – CBN) określa się mianem materiałów supertwardych ze względu na ich wyraźnie wyższą twardość w porównaniu do tradycyjnych materiałów ściernych jak korund (Al2O3) czy karborund (SiC).

Diament i borazon wykorzystywane są jako materiały ścierne w wysokowydajnych procesach obróbki szlifierskiej. Główne zalety stosowania narzędzi ściernych wykonanych z wyżej wymienionych materiałów są następujące:
— duża żywotność powiązana z zachowaniem profilu narzędzia;
— krótki czas obróbki;
— krótsze czasy przestoju ze względu na rzadszą wymianę narzędzi;
— eliminacja uszkodzeń termicznych obrabianych materiałów dzięki niższym temperaturom szlifowania;
— utrzymanie profilu roboczego.

 

Zastosowanie diamentu

Diament cechuje się najwyższą twardością wśród wszystkich materiałów ściernych znanych człowiekowi. Jego twardość i odporność na zużycie oraz wysoka wytrzymałość termiczna szczególnie predestynują go do użycia przy szlifowaniu trudno obrabialnych materiałów.

Diamentowe narzędzia ścierne idealnie nadają się do obróbki następujących materiałów:
— węgliki spiekane
— szkło i ceramika
— ferryt, krzem, grafit
— tworzywa utwardzalne i wzmocnione włóknem szklanym
— kamienie naturalne
— materiały żaroodporne

Zastosowanie borazonu

Regularny azotek boru (CBN) wytwarzany jest podobnie jak syntetyczny diament. Borazon jest drugim pod względem twardości sztucznie wytworzonym materiałem ściernym. W odróżnieniu od diamentu nie ulega on niekorzystnym przemianom pod wpływem działania żelaza, dzięki czemu doskonale nadaje się do obróbki wszelkiego rodzaju stali stopowych.

Borazonowe narzędzia ścierne przeznaczone są do obróbki:
— stali szybkotnących (HSS)
— stali narzędziowych
— stali do nawęglania
— stali łożyskowych
— stali nierdzewnych i wysokostopowych o twardości >55HRC

Dobór ściernicy

Średnica
Podstawowym kryterium doboru średnicy jest typ używanej szlifierki. Jeśli istnieje możliwość wyboru należy stosować ściernice o dużych średnicach. Zaletą takiego rozwiązania jest lepsza jakość obrabianej powierzchni oraz wyższa ekonomiczność ich pracy dzięki wyższej wydajności obróbki.

Materiał korpusu
Korpus ściernicy może być wykonany z różnych materiałów. Materiał korpusu poprzez własności tłumienia drgań czy rozpraszania ciepła w zasadniczy sposób wpływa na proces szlifowania. Dlatego też jego wybór powinien być uzależniony od oczekiwanych parametrów obróbki.

Dostępne są następujące materiały:
— aluminium (wykonanie standardowe)
— kompozyt aluminiowo – żywiczny
— stal

Porównanie cech dostępnych materiałów przedstawia poniższa tabela.

Porównanie cech materiałów korpusu

Materiał korpusu Tłumienie drgań Przewodność cieplna Wytrzymałość mechaniczna
aluminium słabe bardzo dobra dobra
kompozyt średnie zadowalająca średnia
stal słabe dobra bardzo dobra

Wielkość ziarna

Rozmiar ziarna w decydujący sposób wpływa na proces obróbki szlifierskiej, zatem jego właściwy dobór ma decydujący wpływ na osiągane rezultaty.

Prawidłowy dobór wielkości ziarna gwarantuje poprawną pracę ściernicy oraz osiąganie zamierzonych gładkości szlifowanych powierzchni.
Ogólnie rzecz biorąc im mniejsza wielkość ziarna tym gładsza powierzchnia obrabiana. Nie powinno się jednak zawsze dążyć do uzyskania jak najgładszej powierzchni, lecz zawsze
do osiągnięcia pożądanych rezultatów w jak najkrótszym czasie. Oznacza to, że należy stosować jak najgrubsze ziarno, które umożliwia osiągnięcie akceptowalnej gładkości.
Nie należy stosować zbyt dużych naddatków podczas szlifowania ściernicami o drobnym ziarnie, ponieważ powoduje to wzrost zużycia warstwy ściernej oraz pogorszenie jakości obrabianych powierzchni.
W przypadku obróbki zgrubnej należy zawsze dobierać jak najgrubsze ziarno w celu uzyskania jak największej efektywności szlifowania.
Zaleca się stosowanie głębokości szlifowania nie większej niż 1/3 nominalnej wielkości ziarna podanej w charakterystyce ściernicy. Przykładowo dla ziarna D126 wg FEPA wielkość
naddatku szlifierskiego nie powinna przekraczać 0,042 mm.

Porównanie wielkości ziarna

Nr ziarna wg FEPA (Diamant) Nr ziarna wg FEPA (Bornitrid) Rozmiar ziarna FEPA, PN-85/M-59108 [µm] Rozmiar ziarna US Standard ASTM E11 [mesh]
D181 B181 180/150 80/100
D151 B151 150/125 100/120
D126 B126 125/106 120/140
D107 B107 106/90 140/170
D91 B91 90/75 170/200
D76 B76 75/63 200/230
D64 B64 63/53 230/270
D54 B54 53/45 270/325
D46 B46 45/38 325/400

Zaleca się stosowanie głębokości szlifowania nie większej niż 1/3 nominalnej wielkości ziarna podanej w charakterystyce ściernicy. Przykładowo dla ziarna D126 wielkość naddatku szlifierskiego nie powinna przekraczać 0,042 mm.

Dobierając wielkość ziarna należy brać pod uwagę następujące kryteria:
— rodzaj obróbki (zgrubna, wykańczająca)
— pożądana gładkość obrabianej powierzchni
— oczekiwana wydajność obróbki szlifierskiej

Koncentracja ziarna

Koncentracja określa ilość ziarna diamentowego lub borazonowego w jednostce objętości warstwy roboczej ściernicy. Standardowe wartości koncentracji ziarna w ściernicach o spoiwie żywicznym przedstawia poniższa tabela.

Standardowe wartości koncentracji ziarna

Diament — oznaczenie koncentracji Diament — zawartość ziarna [karat/cm3] Borazon (CBN) — oznaczenie koncentracji Borazon (CBN) — zawartość ziarna [karat/cm3]
K25 1,1 V60 1,05
K50 2,2 V120 2,09
K75 3,3 V180 3,13
K100 4,4 V240 4,18
K125 5,5 V300 5,22

Dobór rodzaju spoiwa

Najważniejszymi zaletami spoiwa żywicznego są: bardzo wysoka wydajność, krótkie czasy szlifowania, niski przyrost temperatury – tzw. chłodne szlifowanie. W zależności od składu spoiwa proces szlifowania można prowadzić na mokro (z chłodzeniem) lub na sucho (bez chłodzenia), co należy podać w zamówieniu.

Twardość spoiwa

Spoiwo żywiczne oznaczane jest symbolem B. Przyjęto trzy podstawowe stopnie twardości ściernic:
— miękkie — oznaczone symbolem M
— średnie — oznaczone symbolem S
— twarde — oznaczone symbolem T

Dobór twardości spoiwa

Wybór twardości spoiwa uzależniony jest od wielu parametrów pracy ściernicy. Powszechnie stosowane kryteria doboru prezentuje poniższa tabela.

Kryteria doboru twardości spoiwa

miękkie twarde
Szerokość szlifowania duża mała
Wielkość ziarna drobne grube
Warunki pracy na sucho na mokro
Twardość obrabianego detalu wyższa niższa
Inne kryteria wysoka wrażliwość przedmiotu obrabianego na ciepło wysokie wymagania odnośnie tolerancji wykonania

Szerokość warstwy ściernej W

Ogólne zalecenia wskazują na potrzebę stosowania tak małych szerokości warstwy W jak to tylko możliwe. Szerokość warstwy roboczej ściernicy musi być zawsze mniejsza od obrabianej szerokości przedmiotu. W przeciwnym przypadku tworzy się uskok na powierzchni roboczej ściernicy przyczyniający się do wzrostu jej zużycia:

Wysokość warstwy ściernej narzędzia nie wpływa zasadniczo na proces szlifowania a jedynie na cenę samego narzędzia. Uwzględniając aspekt ekonomiczny korzystnym rozwiązaniem jest stosowanie wyższej warstwy X, jeśli tylko warunki obróbki na to pozwalają.

Ściernice poliimidowe żywiczne

Ściernice poliimidowe żywiczne wykonywane są w oparciu o ziarna diamentowe i borazonowe.
Charakteryzują się dużą odpornością na udary i pracę przy wysokiej temperaturze skrawania. Temperatury pracy ściernicami poliimidowymi żywicznymi mogą osiągać nawet 350°C, podczas gdy temperatura skrawania konwencjonalną żywicą kończy się na 180°C.

Cechy tych ściernic pozwalają na:
— wysoką efektywność pracy
— wolne zużywania się narzędzi
— wysoką trwałość profilu ściernicy. Wydłużenie czasu pracy nawet do 50% w stosunku do konwencjonalnych ściernic żywicznych
— stosowanie większych naddatków przy szlifowaniu
— długotrwałą pracę na obrabiarkach CNC

Użytkowanie ściernic

Chłodzenie podczas obróbki
Proces szlifowania na mokro (z chłodzeniem) góruje nad procesem szlifowania na sucho (bez chłodzenia) zarówno pod względem żywotności ściernicy jak i wydajności skrawania. Chłodzenie przyczynia się do poprawy warunków szlifowania poprzez lepsze usuwanie urobku oraz obniżenie temperatury w strefie szlifowania. W związku z tym wszędzie tam gdzie to możliwe należy stosować szlifowanie na mokro. Jako chłodziwo używane są kilkuprocentowe emulsje olejowo – wodne lub oleje mineralne z pewnymi dodatkami zwiększającymi skuteczność chłodzenia.

Prędkość szlifowania
Podczas obróbki szlifierskiej bardzo dużą rolę odgrywa prędkość szlifowania, która jest liniową prędkością ziaren znajdujących się na powierzchni warstwy ściernej. Właściwy dobór tej prędkości w zależności od materiału obrabianego oraz rodzaju obróbki jest podstawową kwestią podczas szlifowania.
Zalecane prędkości szlifowania w zależności od warunków szlifowania podane są w poniższej tabeli.

Zalecane prędkości szlifowania

Podczas obróbki szlifierskiej bardzo dużą rolę odgrywa prędkość szlifowania, która jest liniową prędkością ziaren znajdujących się na powierzchni warstwy ściernej. Właściwy dobór tej prędkości w zależności od materiału obrabianego oraz rodzaju obróbki jest podstawową kwestią podczas szlifowania.

Rodzaj ziarna na sucho na mokro
Diamant 15 ÷ 20 m/s 20 ÷ 40 m/s
Bornitrid 15 ÷ 30 m/s 25 ÷ 50 m/s

Otwieranie struktury ściernicy

W prawidłowo użytkowanej ściernicy ziarno „wystaje” ponad powierzchnię spoiwa, co umożliwia jej właściwą pracę. W przypadku „zaklejenia” powierzchni roboczej efektywność szlifowania drastycznie spada. W takim przypadku należy „otworzyć” strukturę ściernicę za pomocą osełki ceramicznej. Istotę operacji prezentuje rysunek:

Zamawianie

Wybór ściernicy
Schemat doboru ściernicy jest następujący:
należy określić parametry geometryczne takie jak:
— typ ściernicy, wymiary warstwy ściernej oraz średnicę otworu lub trzpienia
— w zależności od obrabianego materiału oraz obróbki należy dobrać rodzaj, koncentrację i wielkość ziarna oraz twardość spoiwa
— należy określić warunki pracy z chłodzeniem (na mokro) lub bez chłodzenia (na sucho)

Schemat oznaczania ściernic

Ściernice o spoiwie żywicznym oznaczane są według podanego poniżej schematu:

Przykład zamówienia nr 1

Chcąc zamówić ściernicę cechującą się następującymi parametrami:
— typ ściernicy 12A2
— średnica 125 mm
— szerokość warstwy roboczej ściernicy 6 mm
— wysokość warstwy roboczej ściernicy 4 mm
— średnica otworu 20 mm
— ziarno diamentowe o wielkości D107
— koncentracja K75
— miękkie spoiwo
— do pracy na sucho

W zamówieniu należy podać następujące oznaczenie:
12A2 125x6x4x32 D107 K75 MBs

Przykład zamówienia nr 2

Chcąc zamówić ściernicę cechującą się następującymi parametrami:
— typ ściernicy 14A1
— średnica 150 mm
— szerokość warstwy roboczej ściernicy 4 mm
— wysokość warstwy roboczej ściernicy 6 mm
— średnica otworu 32 mm
— ziarno borazonowe o wielkości B151
— koncentracja V180
— spoiwo średniej twardości
— do pracy na mokro

W zamówieniu należy podać następujące oznaczenie:
14A1 150x4x6x32 B151 V240 SBm

Chcąc zamówić ściernice poliimidowe żywiczne w symbolu spoiwa należy umieścić «P», poniżej przykład:
14A1 150x4x6x32 B151 V240 SPm

Składanie zamówienia

Jeśli to możliwe prosimy podać w zamówieniu rodzaj materiału oraz obróbki a także jej warunki oraz typ maszyny, do której dobierane są ściernice. Pozwoli to w maksymalnym stopniu dostosować ściernicę do Państwa potrzeb.

ЕСТЬ ВОПРОСЫ?

Связаться с нами

logo INTER-DIAMENT

INTER-DIAMENT® Kacprzycki Sp.j.
ul. Chełmońskiego 30
05-825 Grodzisk Mazowiecki, Polska