Выбираем круги и чашки для заточки резцов инструмента

Режущий инструмент тупится во время работы. Это естественный процесс. Качество металла резца или пилы может повлиять разве что на скорость изнашивания, но в любом случае от операции заточки не уйти. Именно для этой процедуры существуют специальные круги алмазные заточные. Их закрепляют на точильный станок или шлифовальную угловую машинку.

Конструкции заточных дисков бывают разными, например, есть алмазная тарелка, инструмент в виде чашки, просто плоский диск либо любой другой формы. Все это множество конфигураций обусловлено целью сделать удобным выполнение шлифования или заточки разного инструмента.

Наиболее востребованы алмазные круги для заточки дисковых пил. Они рассчитаны на работу с твердыми победитовыми напайками, с которыми тяжело справиться обычному заточному инструменту. Попробуем разобраться в вопросах, как устроены алмазные круги, какими бывают и для чего конкретно предназначен тот или иной тип изделия.

Типы алмазных дисков для заточки

Алмазные круги для заточки инструмента имеют свою классификацию. Заводы по изготовлению абразивного инструмента выпускают алмазные диски трех форм:

1. В виде чашечки – это полый внутри конус с основанием из металла и напыленным на рабочую часть слоем алмазной крошки.
2. Наподобие тарелки, где бывает односторонняя или двухсторонняя выточка, профиль смотрится полукругло-выпуклым.
3. Диски с прямым профилем.

Кроме этого, имеются две основные группы инструмента, в каждой из которых применяют различный алмазный материал для заточки:

1. Абразив из штучно созданных алмазов, который отличается высокой однородностью зерна.
2. Абразив, выполненный из натуральных кристаллов алмазов, которые относятся к техническим.

И одна из самых важных категорий, определяющая назначение алмазного диска для обработки инструмента, – это категория по величине основной массы зерна в напыленном слое:

1. Мелкая фракция абразивного алмаза, используемая для шлифовок, доводок и финишных работ по обработке материала (100/80).
2. Средняя фракция абразивного алмаза, используемая для целевых задач заточки, а также при чистовых операциях шлифовки (125/100).
3. Крупная фракция абразивного алмаза, применяемая в черновых работах шлифовки или грубого обдира обрабатываемого материала (200/160–160/125).

Кроме всего перечисленного, выбирая алмазный диск для конкретного шлифовального станка, нужно учитывать диаметр посадочного места, ширину рабочей поверхности абразива, материал основы инструмента.

Конструкция алмазных кругов для заточки инструмента

Диски алмазные заточные представляют собой изделия круглой формы с основанием из металла и нанесенным на него покрытием алмазного порошка, который закрепляется на металле связующим веществом, также там присутствует наполнитель.
Марка диска характеризуется:

• конфигурацией корпуса и видом материала, из которого он изготовлен;
• размером окружности;
• величиной концентрации абразивных зерен;
• фракцией алмазов;
• типом вещества, используемого в качестве связки;
• степенью точности;
• классом неуравновешенности.

Одним из важных параметров является износостойкость диска.

Корпуса алмазных заточных кругов могут быть изготовлены из стальных заготовок, марок Ст-25, 30, 20 или 3, либо сплавов из алюминия АК-6 или Д-16, либо полимерных материалов. Для некоторых шлифкругов типа А1ПП, АГЦ делают еще хвостовики из стальных У7 и У8 марок.

Что касается применяемых связующих веществ, которые скрепляют алмазные зерна в единую форму, то выпускаются диски на основе:

1. Связок металлического характера на основе алюминия, меди, цинка или олова. В маркировке таких изделий указывается литера М.
2. Связок керамических на основе шамота либо стекла, куда добавляют составляющую алюминия. В маркировке здесь будет присутствовать литера К.
3. Связок на основе органики – это пульвербакелитные и карболитные вещества. Присутствие такой связки обозначают в маркировочном коде литерами КБ.

В качестве наполнителей используют электрокорунд, графитовый порошок, медь, карбид бора и глинозем.

Сфера применения алмазного шлифовального инструмента

Благодаря возможностям алмазного инструмента, области его использования очень широки. Трудоемкость обработки твердых сплавов снижается в несколько раз по сравнению с работой другими абразивными материалами. Заточенные с помощью алмазов инструменты работают эффективнее и не требуют обработки дольше. Для однолезвийных деталей с режущей частью из твердосплавного материала такая заточка в полтора раза повышает стойкость к изнашиванию, а для многолезвийных инструментов этот показатель еще выше.

Поверхность, обработанная шлифовальным алмазным кругом, не трескается, на ней не образуется сколов и иных дефектов. Это дает возможность обрабатывать стеклянные и керамические изделия: автомобильные секла, зеркала и многое другое.

Незаменим этот инструмент при шлифовке стекол для оптических приборов, на предприятиях, выпускающих фарфоровую, хрустальную и стеклянную посуду, при шлифовании экранов. Шлифование алмазами широко применяется в медицине при заточке ножей микротомов, скальпелей и инъекционных игл, для лечения и протезировании зубов в стоматологии.

Кроме того, алмазные шлифовальные круги используются и для правки кругов, изготовленных из других материалов.

Однако для того, чтобы полезные свойства алмазных кругов могли быть использованы в полной мере, а результат работы оправдал ожидания, требуется правильный выбор изделия среди множества разновидностей.

Виды зернистости в зависимости от вида обработки

Под зернистостью понимают размер основной массы зерен среди общего количества алмазных частиц в абразиве. Размер зерна обычно определяется тремя параметрами: высотой, шириной и толщиной, но на практике за основу берут ширину. Чистота обработки поверхности материала зависит от степени зернистости круга для заточки. Также этот параметр влияет на оперативность проведения работ, количество металла, который можно удалить за один проход инструмента по заготовке и изнашиваемость рабочей области алмазного диска для заточки.
Согласно нормам стандартизации международного уровня FEPA маркировка алмазного заточного инструмента должна содержать код зернистости: сочетание литеры F и определенного числа за ним. Возрастание числа указывает на присутствие в абразиве более мелких зерен. Чтобы правильно подобрать круг для заточки, нужно знать марку материала, какую необходимо получить в итоге шероховатость, допустимый припуск.

Между размером зерна в абразиве и чистотой поверхности металла после обработки существует обратно пропорциональная зависимость. Поэтому для финишных работ применяют заточные круги с самыми маленькими алмазными зернами.

Наиболее правильный подход к обработке и заточке инструмента лежит в последовательном применении алмазных кругов, начиная с более грубых и заканчивая финишными. Применение только последних может привести к пригоранию обрабатываемой поверхности, засаливанию и быстрому выходу из строя заточного круга.

По размеру фракции зерна его можно отнести к тому или другому типу зернистости:

1. 100/80 – мелкие алмазные зерна. С их применением выполняют окончательную доводку тонких лезвий, заточку металлообрабатывающих резцов, операции финишной шлифовки.
2. 125/100 – средние алмазные зерна. Заточка изделий до состояния необходимой остроты.
3. 160/125 – крупные.
4. 200/160 – очень крупные алмазные зерна. Абразивы подходят для выравнивания поверхности режущего инструмента.

Особенности кругов на органических связках

Все органические связки не могут обходиться без наполнителя. Они обладают слабыми показателями твердости, устойчивости к повышенным температурным режимам и плохо проводят тепло, но зато отличаются хорошей производительностью и высокой скоростью проведения операций заточки инструмента.
Алмазные диски на основе органического компонента целенаправленно применяют в доводочных обработках и когда выполняют чистовые работы. Они отлично справляются при заточке победитовых материалов, твердокомпонентных сплавов, любых металлов и материалов из сверхтвердых структур. Выводят обрабатываемую поверхность на уровень 12 и 11 класса шероховатости. Диски мало подвержены засаливанию, но очень быстро изнашиваются.

Наши основные профили дисков для узких ленточных пил:

Профили на керамических связках

В связках на керамике используется покрытие из алмазоникеля. Это покрытие бывает однослойным либо может наноситься в несколько слоев. Толщина связующего вещества на керамической основе не превышает 2/3 величины зерен алмаза. Благодаря тому что между вершинами кристаллов и связкой имеется свободный промежуток, стружка, снятая с обрабатываемой поверхности, автоматически удаляется, не создавая дополнительных препятствий процессу заточки.
Основные свойства заточных дисков на керамической связке:

• отличная способность к снятию слоя металла во время заточки;
• возможность создавать абразивный инструмент любой конфигурации;
• высокая проводимость тепла;
• приемлемая стоимость изделий.

Связки для алмазных шлифовальных кругов

Шлифовальные алмазные круги выпускаются с тремя видами связок: металлическими, обозначаемыми литерой М (в качестве основы выступают композиции из олова, цинка, меди, алюминия), керамические, обозначаемые литерой К (с основой из стекла, или шамота и добавлением алюминия) и органические, маркируемые литерами КБ или К (из карболита или пульвербакелита). Если применяется наполнитель, то его роль выполняет порошок из графита, меди, глинозема, электрокорунда или карбида бора.

Алмазные круги в конструкции которых используется металлическая связка, характеризуются повышенной теплостойкостью и прочностью, долго сохраняют геометрическую форму и отличаются длительным сроком службой, но быстро засаливаются. Они применяются для сошлифовки большого объема материала и его предварительной обработки. В результате получается поверхность с восьмым-девятым классом шероховатости. Наполнитель в таких кругах не используется, а рабочий слой может закрепляться на переходном стальном кольце, которое крепится к корпусу.

Свойства кругов с металлической связкой:

• высокая твердость;
• большая скорость работы и производительность;
• хорошие показатели термостойкости и теплопроводности;
• высокая производительность съёма.

Органическая связка требует использования наполнителя. Имеет незначительную твердость термостойкость и теплопроводность, но достаточно высокую производительность и скорость обработки.

Круги с органической связкой применяются при доводочных и чистовых работах, для доводки и чистовой заточки изделий из сверхтвёрдых материалов и твёрдых сплавов, при обработке медицинских и мерительных инструментов. Позволяют получить поверхность одиннадцатого и двенадцатого классов шероховатости. В отличие от кругов с металлической связкой мало засаливаются, но в три раза больше расходуют алмазы.

Инструменты с керамической связкой характеризуются алмазоникилевым покрытием, которое может наноситься как в один, так и в несколько слоев. Толщина связки составляет две третьих размера алмазных зерен. Благодаря этому кристаллы выступают над поверхностью связки, но надежно фиксируются. В результате образующаяся стружка легко удаляется с обрабатываемой площади.

Свойства кругов с керамической связкой:

• высокая режущая способность;
• доступная стоимость;
• любая геометрия;
• высокая теплопроводность.

Используются для шлифования и резки германия, кремния, ситала, иных полупроводниковых материалов, технического стекла и керамики, обработки камня. Применяется и для доводки изделия из легированных сталей, твердых сплавов, при изготовлении ручного инструмента.

Алмазные круги с металлической связкой эксплуатируются только с водяным охлаждением, со связкой органической могут работать как с охлаждением, так и без него, при этом не допускается использование щелочных растворов.

Характеристики и особенности алмазных кругов для заточки резцов

Алмазные круги для заточки резцов токарных и другого режущего инструмента в зависимости от формы профиля и типа абразива целенаправленно подходят для следующих операций:

1. С формой прямого плоского профиля марки 1A1 – для проведения обработки изделий цилиндрической формы, плоских деталей и затачивания резцов из сплавов твердой структуры.
2. С формой тарельчатого профиля марки 12A2-20* – для проведения операций заточки передней части инструмента, который имеет много лезвий, выполненных из сплавов твердой структуры, фрез, состоящих из сборочных единиц либо цельнометаллических, фрез червячного типа, пил дисковых.
3. С формой чашечного профиля марки 12A2-45* – для работ с задними и передними поверхностями твердосплавных резцов и шлифования торцов.
4. С формой тарельчатого профиля марки 12R4 – для проведения операций доводки и заточки, как в случае с диском марки 12A2-20*.
5. С формой прямого плоского профиля и устроенными по обе стороны выточками марки 9A3 – для работы с резцами из твердых сплавов, конструктивными элементами машин, материалов полупроводниковой структуры, инструментом для измерений.
6. С формой плоского выпукло-полукруглого профиля марки 1FF1 – для заточки и шлифовки изделий из твердых сплавов.
7. С формой плоского конического по двум сторонам профиля для работы с фасонными поверхностями и резьбой.

Следует сказать о концентрации алмазной составляющей, которая имеет влияние на режим заточки. При стопроцентном показателе круги имеют высокую производительность и способны выдерживать жесткие режимы обработки, не подвергаясь при этом деформации. При 50%-м показателе диски применяют чаще всего для любых видов работ. При 20%-м показателе – доводочные круги для ручной подачи инструмента.

Твердость шлифовальных кругов

Показатель твердости круга не зависит от твердости алмазного покрытия. Эта характеристика обозначает возможность удерживать алмазные зерна связкой при соприкосновении с обрабатываемой поверхностью. Твердость зависит от технологии, использованной при изготовлении, формы и зернистости зерна, качества связки.

От твердости в большой мере зависит самозатачиваемость круга – его способность восстанавливать режущие характеристики после удаления или разрушения алмазных элементов. При работе режущие зерна раскалываются и выпадают, при этом начинают действовать новые алмазы, что предотвращает появления трещин и прижогов на обрабатываемой поверхности. Возможность самозатачивания уменьшается с увеличением твердости круга.

Круги подразделяются по твердости на 8 групп, обозначаемых согласно ГОСТам 19202-80 и Р 52587-2006 следующими знаками:

• ВМ1, ВМ2 F, G – весьма мягкие;
• H, I, J, М1, М2, М3 – мягкие;
• K, L, СМ1, СМ2 – среднемягкие;
• M, N, С1, С2 – средние;
• O, P, Q, СТ1, СТ2, СТ3 – среднетвердые;
• R, S, Т1, Т2 – твердые;
• T, U, ВТ – весьма твердые;
• X, Y, Z, V, W, ЧТ – чрезвычайно твердые.

Выбор твердости определяется формой детали и необходимой точностью шлифования, видом обработки, типом используемого инструмента, свойствами материала. Отклонения характеристики от оптимальной может привести к появлению трещин и прижогов (если твердость выше необходимой) или к изменению геометрии круга и его износу (если твердость недостаточна). Особенно важно соблюдать правила по подбору круга по твердости при работе с изделиями из твердых сплавов.

Повышенная твердость круга потребуется, если требуется соблюдать высокую точность размеров и форм. Если в процессе работы применяются смазочно-охлаждающие жидкости, твердость может быть выше, чем при шлифовке «всухую».

На что стоит обратить внимание при выборе алмазного диска

От правильного выбора алмазного диска напрямую зависит удобство и быстрота работы на заточном станке. В некоторых случаях неправильный выбор может послужить причиной деформации диска или порчи резца. Вот что нужно проанализировать, прежде чем выбрать конкретный диск:

• марку металла, который будет подвержен заточке или тип твердого сплава;
• обороты и мощность заточного станка;
• форму обрабатываемой поверхности;
• степень допустимой шероховатости.

Приобретаемый алмазный диск должен строго соответствовать всем этим параметрам.

Если вы профессионал, работающий с токарным оборудованием, или человек, имеющий опыт применения алмазных заточных кругов, поучаствуйте в обсуждении темы в комментариях. Знания специалиста всегда в цене!