Зернистость алмазных кругов для заточки резцов

Резцы затачиваются на специальных станках рабочими-заточниками. Но строгальщику часто приходится затачивать резцы самому на заточном станке. При этом поверхности резца необходимо затачивать в такой последовательности:

главную заднюю; вспомогательную заднюю; переднюю; переходную (закругленную или в виде фаски). Эта последовательность позволяет легко замерять получаемые при заточке углы.

Заточка резцов из быстрорежущей стали производится в два приема: предварительная, при которой придается форма с требуемыми углами заточки, и окончательная, при которой получают заданную геометрию резца с высокой чистотой поверхности. Предварительную заточку всегда выполняют перед закалкой на электрокорундовом крупнозернистом шлифовальном круге зернистостью 80—50 и твердостью С1—СТ1. Окончательную заточку резцов осуществляют после закалки на мелкозернистом шлифовальном круге зернистостью 25 и твердостью С1—С2 или на круге зернистостью 16 и твердостью СМ1—СМ2.

Заточка металлокерамических резцов, т. е. резцов с пластинками из твердых сплавов, производится после припаивания пластинки к державке. На электрокорундовом круге зернистостью 50—40 и твердостью СМ1—СМ2 снимают выступающие под пластинкой части державки. Заточка металлокерамических резцов так же, как и заточка резцов из быстрорежущей стали, состоит из предварительной и окончательной.

Предварительную заточку осуществляют на шлифовальном круге твердостью М3—СМ1 из зеленого или черного карбида кремния на керамической связке зернистостью 25. Шлифовальные круги твердостью М3 применяют для заточки резцов из сплавов Т15К6, ВК3М и Т30К4, а круги твердостью СМ1—для заточки резцов из сплавов ВК8, ВК6 и Т5К10.

Для окончательной заточки применяют круги из того же материала на той же связке, но зернистостью 16—10 и твердостью СМ1. Окружная скорость круга при ручной заточке должна быть 15 м/сек, а при автоматической 10—12 м/сек. Заточку ведут, слабо нажимая резцом на шлифовальный круг и одновременно перемещая его относительно круга со скоростью 1 м/мин.

Чтобы режущее лезвие при заточке не перегревалось, необходимы или очень легкий нажим резца на шлифовальный круг, или обильное охлаждение затачиваемого резца. Охлаждающие жидкости должны обладать достаточной теплоемкостью, не вызывать коррозии деталей станка и быть прозрачными.

При охлаждении резца при заточке рекомендуется осерненное масло такого состава (%): технического растительного масла (подсолнечного, льняного) 19, минерального масла (вазелинового, индустриального, велосита) 78, серы 3.

Неравномерное, прерывистое охлаждение особенно вредно для резцов с пластинками из твердых сплавов, так как вызывает невидимые трещины на поверхности пластинок и приводит к выкрашиванию режущей кромки при работе. Биение шлифовального круга также ведет к появлению трещин на металлокерамических пластинках при заточке, поэтому пользоваться такими шлифовальными кругами нельзя. Биение круга, его засаливание, плохая подача охлаждающей жидкости — основные причины порчи резцов при заточке.

Углы резца при затачивании проверяют шаблонами, универсальными угломерами и настольным угломером. Настольный угломер для проверки углов резца (рис. 119) состоит из плиты 7, стойки 1, ползуна 2, пластинки 3 со шкалой до 90° и угольника, состоящего из рычага 4, и расположенных под углом 90° друг к другу граней 5 и 6. При совпадении риски рычага 4 с нулевым делением на пластинке грани угольника расположены: одна перпендикулярно плоскости плиты, вторая параллельно к ней.

Чтобы замерить угломером передний угол, резец прикладывают к грани 5 передней поверхностью и на градусной шкале читают величину угла. Для определения заднего угла резец прикладывают к грани 6 задней поверхностью и по шкале определяют величину заднего угла.

Доводка резцов. Если чистота обработки передней и задней поверхностей резца высокого класса, то продолжительность работы, а следовательно, и производительность резца значительно увеличиваются, при этом обработанная поверхность получается также высокой чистоты. Поэтому переднюю и главную заднюю поверхности обрабатывают до чистоты 9—10-го классов. Так как такие классы чистоты заточкой не достигаются, то производят специальную заточку, называемую доводкой.

Доводку осуществляют на доводочных дисках, изготовленных из чугуна средней твердости. Диаметр доводочного диска 200— 250 мм, вращается он от резца по часовой стрелке, скорость вращения рабочей поверхности 0,8—2 м/сек. Диск покрывают пастой, в состав которой входит порошок карбида бора зернистостью 4—3 или зеленого карбида кремния той же зернистости. Для удержания пасты на доводочном диске в пасту добавляют окись железа в количестве 5—10% от общего веса пасты.

Рис. 119. Настольный угломер для замера углов заточки резца

Переднюю и главную заднюю поверхности доводят не по всей их ширине, а только на полоске шириной 2—3 мм, для чего указанные углы затачивают на 3—4° больше требуемых величин. Качество доводимых поверхностей должно быть в пределах указанных выше классов чистоты.

Заточка резцов алмазными кругами. Черновое затачивание пластинок из твердого сплава выполняют торцом чашечного алмазного круга зернистостью АС 12 на керамической связке, чистовое затачивание — алмазными кругами зернистостью АС8 — АС5, что позволяет получать поверхности 9 и 10-го классов чистоты. Для получения 10 и 11-го классов чистоты применяются алмазные круги зернистостью АС4, АС3 и АСМ40. Скорость вращения алмазного круга 25—30 м/сек. При черновом затачивании резца подача составляет 0,01—0,015 мм за один проход, при чистовом — 0,005—0,008 мм. Заточка резцов алмазными кругами исключает необходимость в доводке.

При заточке резцов необходимо соблюдать следующие правила:

не пользоваться шлифовальным кругом, при работе которого наблюдается биение;

подручник (опора) должен быть надежно закреплен возможно ближе к шлифовальному кругу под требуемым углом;

резец держать на весу нельзя, опорой ему должен служить подручник;

во избежание неравномерного износа шлифовального круга затачиваемый резец следует перемещать по всей рабочей поверхности круга;

не следует затачиваемый резец сильно прижимать к кругу, так как резец неравномерно нагревается и на нем образуются трещины, а шлифовальный круг быстро портится — становится неровным;

категорически запрещается производить заточку на станке, не снабженном защитным кожухом;

обязательно надевать защитные очки;

Читать также: Горячий нож для резки пенопласта

при централизованной заточке и доводке резцов рабочее место заточника должно быть оборудовано местной вентиляцией.

Эффективность режущего прибора зависит от качества и своевременности сделанной заточки. Последнее связано с тем, что при постоянном применении функциональные ресурсы со временем теряются. Опыт последнего десятилетия показал, что самым лучшим абразивным инструментом для выполнения этой работы является алмазные круги для заточки. Они обрабатывают все известные виды материалов, а износ продукта меньше в десятки раз.

Алмазные круги, конструкция, преимущество

Благодаря физико-химическим особенностям алмаза и функциональному потенциалу он успешно реставрирует режущие возможности инструмента и оперативно приводит в рабочее состояние. Изделия такого типа отличаются стоящими режущими возможностями и продуктивной точностью размеров. Эти качества нашли достойное использование в разных сферах жизни (промышленности, быту и т. д.).

Причем алмазные круги, как абразивный точильный материал применяется для заточки и доводки резцов, сверл, пил и т. д. кроме того, с их помощью обрабатывают и полируют разнообразного вида поверхности. Основное преимущество в их использовании заключается в простоте, точности, быстроте и чистоте обработки. И что еще немаловажно он имеет маленький износ – долговечен.

По своей конструкции алмазные диски представлены в виде корпуса и нанесенного алмазоносного слоя, который состоит из соответствующего порошка, связующего и наполнительного материала. Корпус изделия могут изготовить из черного или цветного сплава. полимера. В таких кругах применяют два типа алмазов: искусственный и технический (природный).

При этом они представлены в виде отдельных кристаллов или порошка. Известно, что порядка 2/3, используемых, в промышленности алмазов в виде порошка идет на изготовление дисков, брусков и другого инструмента. Чтобы удержать на диске порошкообразную массу алмаза используют специальные связующие, которые крепко держат отдельные гранулы друг с другом.

Производитель в данный момент предлагает потребителю три варианта дисков на органических, керамических и металлических связках. Первая разновидность круга используют для шлифовки режущих пластин и других болванок из твердых материалов. При работе быстро подвергаются износу. Диски второго вида используют для чистовой доработки инструмента (резцы, ножи и т. п.).

Изделия на металлических связках обладают достаточной теплостойкостью, прочностью продолжительным сроком службы, недостатком считается эпизодическое засаливание, в результате нужна правка.

Классификация по трём критериям

Круги алмазные для заточки инструмента выпускают трех общепринятых форм:

чашечные (конические и/или из сегментов);
плоские (с одной или двухсторонней выточкой/с полукругло-выпуклым профилем);
с прямым профилем.

Крупинки алмазного порошка или кристаллов — основа для производства дисков, брусков, точила.

В зависимости от природы их происхождения, круги алмазные для заточки инструмента делятся на две большие группы:

искусственных диамандов;
природных/технических кристаллов.

По фракции алмазного зерна:

мелкая, для доводки и шлифовки, 100/80;
средняя, самая распространенная для заточки, 125/100;
крупная, для обдира, 160/125—200/160.

Заточные диски подбирают для комплектации своего инструмента или станка с учетом следующих параметров:

величина (диаметр) посадочного отверстия;
из какого материала изготовлена основа заточного диска;
ширина режущих сегментов или кромки;
показатель зернистости.

Сфера потребления алмазных кругов и классификация

Заточные круги алмазные по назначению пользуют для заточки пил изготовленных из твёрдых сплавов, с их помощью выполняют доработку напаек, они незаменимы при заточке токарных резцов и т. д. У них мелкая структура, позволяющая выполнить отделку обрабатываемого изделия, что невозможно сделать, используя рядовой стандартный абразивный наждак. Диски шлифовальные разных видов, типов алмаза и зернистости на механических и органических связках используют для доработки и заточки токарных резцов, фрез и других приборов из твердого сырья. Российский рынок алмазных кругов представлен изделиями разнообразной формы:

Какой диск применять в каждом конкретном случае, нужно определять индивидуально, исходя из предлагаемой заготовки, поверхности, площади и технологичности. Если для дисковой пилы нужен круг тарелка, которая благодаря острому краю может работать между зубьями, то для ножа более подходящим будет прямой профиль или чашка. Чтобы вернуть первоначальные качества токарных резцов, сверл и других приборов необходимо использовать надежные точила.

Формы алмазных дисков

Заточные круги различают и по зернистости:

100/80 – мелкая фракция;
125/100 – средняя;
160/125 — крупная;
200/160 – более крупная;

Изделия с мелкой зернистостью используют для завершающей доводки токарных резцов, ножей, лезвий и т. п. Используя изделия со средним звеном можно добиться нужной остроты режущей части приспособления. Крупная структура зерна позволяет, например, снять часть металла и выровнять режущую часть детали. Изделия с мелкой и средней зернистостью наиболее распространены, ими пользуются и в быту.

Точильный диск различают по диаметру (125–300 мм). Поэтому подбирать его нужно исходя из размера имеющегося точила. Немаловажной считается в таких изделиях толщина и ширина алмазного слоя. Широкий слой позволит удобно обработать деталь приличной площади или большого диаметра сверло, кроме того, износ алмазного покрытия будет продолжительным.

Алмазные круги для заточки универсальны, именно они могут реставрировать режущие возможности вышедшего из работы продукта, а после выполнения этой процедуры вернуть в технологический процесс. Его употребляют для заточки концевых и дисковых фрез, резцов, сверл разного диаметра, такой инструмент после обработки отличается достойными режущими способностями и точностью.

Отличительной чертой такого заточного круга считается наличие на рабочей части мелкой фракции алмазного зерна, доказано практикой, что он способен выполнить точную отделку режущей части резца, пластины, ножа и других инструментов. В зависимости от цели применения делается выбор алмазного круга для заточки. Для финишной доработки практикуют использование точила прямого профиля.

Неглубокая тарелка. Маркировка 12А220

По внешнем виду тарелка заметно отличается от чашки глубиной, как правило, высота тут всего 18 мм. В другом все стандартно, алмазный заточной круг 12А220 150*10*2*18*32 160/125 — тарелка диаметром 150 мм, ширина алмазного слоя 10 мм, толщина 2 мм, глубина — 18 мм(неглубокая), посадка 32 мм. Зерно 165/100 — достаточно крупное по сравнению с другими.

Еще на заметку: Нужно большое отверстие в дереве? Балеринку по дереву пробовали?

Тарелки бывают на 150 мм и на 125 мм диаметром.

Они отлично подходят для заточки инструмента, более того, на них точат твердосплавные напайки на дисковых пилах. Для того, чтобы заточить такие напайки, понадобится тонкая тарелка, чтобы край смог пролезть между зубьями.

Краткий обзор алмазных кругов для заточки

При обработке нужного продукта выбирается конкретный абразивный инструмент, при этом обязательно учитывается форма и материал обрабатываемой детали, а также другие особенности. Работа выполняется мокрым способом с использованием охлаждающей жидкости или сухим. Подобный диск с применением охлаждения может выполнять работы по обеим поверхностям резцов, разверток, протяжек и т. д.

Твердосплавные инструменты после заточки алмазными дисками благодаря точному и качественному выполнению работ способствуют увеличению производительности оборудования.

Заточка чашечным алмазным кругом

Круг алмазный чашечный – прибор, который годится для заточки и конечной отделки изделий из твердых сплавов. Используется для шлифовки деталей из материалов, слабо поддающихся механической обработке. Кроме всего прочего, применяют при работе с твердыми неметаллическими поверхностями (керамика, камень, стекло). Точильный круг, выполненный в виде чашки, используют при заточке резцов, ножей и напайками.

Диск алмазный тарельчатый часто применяют для удаления лакокрасочного покрытия с деталей, кроме того, используют для обработки металла (чугун, сталь), хорошо он себя зарекомендовал при работе с изделиями из художественного стекла. Применение такого типа алмазного круга для заточки позволяет снизить трудоемкость в два раза в сравнении с использованием обычного шлифовального изделия.

Такой продукт, изготовленный в виде тарелки (благодаря небольшой глубине), с успехом используется при заточке пил имеющих твердосплавные напайки.

Прямой профиль – это круг для заточки, изготовленный в форме плоского диска имеющий в торце алмазный абразивный слой. Используют для обработки металлических поверхностей, где требуется получить выдержанную плоскость.

Читать также: Реверсивный пускатель схема подключения монтажная

Алмазный заточной круг, как инструмент применяют не только для заточки, используют также и для доработки материалов плохо, поддающихся обработке. Им выполняют работы по шлифовке твердосплавных деталей. Практическое применение такого продукта экономически выгодно т. к. при этом снижается трудоемкость и значительно увеличивается производительность.

Например, круг 12а2 45 с алмазным слоем изготавливают чашечной или тарельчатой формы используется для металлообработки многолезвийных твердосплавных инструментов с прямым и спиральным зубом, резцов, протяжек, сверл и т. п. Это же изделие применяется для шлифовки поверхностей в автомобилестроении, строительной, электронной и других отраслях.

А продукт 1а1 выполнен в форме прямого профиля, сфера применения достаточно обширна, он необходим там, где нужна обработка цилиндрических, плоских и конических поверхностей. Он незаменим при отделке конических и цилиндрических отверстий. Практикуют использование в штампах из твердых сплавов при обработке шлиц и пазов. И, конечно же, применяют при заточке и доводке резцов, сверл, фрез и т. д.

Как и любой абразивный продукт промышленного изготовления, заточной алмазный диск имеет маркировку производителя. В этом обозначении есть ряд цифр, каждая из которых соответствует конкретному значению: диаметру, посадке, глубине, толщине алмазоносного слоя или зернистости.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Алмазный шлифовальный круг — разновидность алмазного расходного инструмента. Используемый в ручных и автоматических (в том числе и угловых) шлифовальных машинках для доводки, заточки, хонингования и шлифования. Применяется для обработки труднообрабатываемых и твердосплавных материалов, керамических поверхностей, стекла, драгоценных, поделочных и полудрагоценных камней. Обладает оптимальным балансом прочности и хрупкости, отличается повышенной эффективностью, большим рабочим запасом и самозатачиваемостью.

Для чего предназначены алмазные круги по металлу

Алмазные шлифовальные круги — один из видов алмазного инструмента. Этими приспособлениями оснащают станки и электрооборудование. Для ручных операций алмазные круги используют редко.

Фотография №1: алмазные шлифовальные круги по металлу

Основные сферы применения этих приспособлений — станкостроение и машиностроение. К более узкоспециализированным областям использования относятся:

медицина;
приборостроение;
производство фарфоровых, стеклянных и хрустальных изделий;
стоматология (протезирование зубов).

Алмазными кругами по металлу выполняют следующие основные операции.

Заточка деталей и инструментов (резцов, скальпелей, ножей и т. д.).
Хонингование.
Доводка.
Шлифование.
Полировка.
Обдирка.
Черновая отделка.

Чаще всего алмазные круги применяют для обработки заготовок и изделий из:

твердых сплавов и иных труднообрабатываемых материалов;
стекла;
керамики.

Кроме этого алмазными кругами обрабатывают полудрагоценные, поделочные и драгоценные камни.

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.

Преимущество и применение

Инструмент на алмазе славится своей долговечностью, высокой точностью обработки любой поверхности. Предусмотрена возможность реставрации режущей кромки. Незаменим при заточке пил и резцов из победита, высоколегированной стали, вставок из синтетического или природного алмаза, кубического нитрида бора. Самые востребованные позиции — алмазный круг для заточки резцов токарных и круг заточной алмазный.

Основные достоинства:

стабильное соблюдение глубины резки;
диаметр;
высокая скорость вращения;
чистота обработки;
долговечность и высокая производительность.

Для домашнего пользования выпускается точильный брусок и универсальный алмазный круг. Для профессионального пользования диски следует приобретать соответственно поставленной задаче и специфике затачиваемого материала. Учитывать необходимо профиль, форму и площадь обрабатываемой поверхности, материал, характер обработки.

При работе происходит резкое поднятие температуры места соприкосновения при заточке. Для охлаждения применяют воду.

За инструментом данного типа охлаждения закрепилось название «диск для мокрого реза». В технологических процессах, где невозможно присутствие влаги, применяют диски с воздушным охлаждением. Износоустойчивость этих дисков значительно ниже.

При неправильном использовании алмазные диски выходят из строя. Возможные варианты технических поломок:

деформация;
подтачивание стальной основы;
неравномерное изнашивание;
чрезмерное изнашивание;
отскакивание сегмента;
концентрическая проблема;
перегрев;
плохая скорость резки.

В процессе эксплуатации алмазный инструмент стирается. В этом случае инструмент подлежит восстановлению.

Конструкция шлифовальных алмазных кругов

Круги представляют собой корпус, на который нанесен слой алмазов с разной структурой. В напыление, кроме алмазных элементов входит наполнитель и связка.

Все изделия имеют различные характеристики и различаются по:

типу и форме круга;
размеру корпуса;
степени зернистости;
типу связки;
концентрации алмазов;
классу неуравновешенности;
классу точности;

Кроме того, они характеризуются прочностью, твердостью, износостойкостью.

Корпус

Для изготовления корпусов алмазных кругов используются стали марок Ст3, 30, 25 и 20, алюминиевые сплавы марок Д16 и АК6 или полимеры.

Для шлифовальных кругов, имеющих форму АГЦ или А1ПП необходимы хвостовики, изготовленные из сталей У8 или У7.

Концентрация алмазов

Концентрация алмазоносного слоя, которая выражается в процентном содержании, – количество зерен в 1 кубическом миллиметре порошка, используемого в абразивном слое. Эта характеристика влияет на эффективности и экономичность работы инструмента. Концентрация находится в зависимости от зернистости – чем выше зернистость и чем тверже материал для обработки, тем больший процент концентрации алмазов требуется для работы.

Выпускаются алмазные шлифовальные круги со 150-, 100-, 75-, 50- и 25-процентой концентрацией. За 100% принимается 4,39 карата (1 карат равен 0,2г), содержащихся в 1см3, что соответствует 0,878 мг/мм³.

Этот показатель определяет производительность, режущую способность, срок эксплуатации и цену инструмента. Оптимальная характеристика зависит от площади и формы обрабатываемого материала, типа используемого инструмента, качества связки, зернистости алмазного зерна и условий обработки.

Выбор концентрации круга основывается на следующие требования:

высокая концентрация необходима, если контактная поверхность соприкосновения обрабатываемого элемента и шлифовального круга мала (к примеру, во время круглой шлифовки), это гарантирует длительное время эксплуатации инструмента и повышает его износостойкость;
низкая концентрация выбирается для обработки контактных поверхностей большой площади.

Зернистость

Зернистостью называют величину алмазного зерна или сростков кристаллов (этот показатель определяется толщиной, шириной и высотой, но обычно учитывается только ширина). Степень зернистости определяет чистоту поверхности после обработки, производительность работы, количество материала, снимаемого за разовый проход круга, изнашиваемость инструмента и другие показатели.

Зернистость указывается согласно ГОСТу 3647-80 и обозначается в микронах дробью, в которой числитель в микронах обозначает величину верхнего сита, а знаменатель – нижнего. Согласно международным стандартам FEPA (и ГОСТу Р52381-2005) характеристика обозначается литерой F с соответствующим числом – чем оно выше, тем меньше размер зерна.

Зернистость подбирается в зависимости от необходимой шероховатости поверхности после обработки, вида материала, величины припуска, снимаемого при проходе инструмента и т.д.

Обрабатываемая поверхность получается тем чище, чем меньший размер зерна применяется. Но мелкая зернистость не всегда предпочтительна – она дает высокую чистоту, но одновременно приводит к засаливанию инструмента и прижогу обрабатываемой поверхности. Использование мелкозернистого круга так же снижает производительность.

По фракциям зернистость различается следующим образом:

мелкая 100/80;
средняя 125/100;
крупная 160/125;
более крупная 200/160.

Круги с меньшим показателем применяются при завершающей доводке лезвий, ножей, резцов и других изделий, при окончательной шлифовке. Среднее звено позволяет добиться необходимой остроты режущих частей, а крупноструктурные зерна используются для выравнивания и снятия части обрабатываемой поверхности.

Читать также: Подключение светодиодного светильника с тремя проводами

Целесообразно применять низкозернистые круги для уменьшения шероховатости поверхности, а более крупное зерно тогда, когда требуется увеличить производительность и при больших припусках. Чем материал менее вязкий и более твердый, тем показатель зернистости может быть больше.

Особенности процесса алмазной резки камня

После многочисленных бесед с начинающими камнерезами – покупателями наших отрезных станков СНО-3, показалось полезным вникнуть в суть алмазной резки, чтобы упростить для них процесс самообучения или, хотя бы, уберечь от грубых эксплуатационных ошибок, а станки – от бессмысленных переделок.

Рассмотрим все аспекты алмазной резки подробно.

Физические принципы процесса резания камня.

Сначала рассмотрим, что мы собираемся пилить. Камни в природе – это:

природные твёрдые химические элементы или их соединения с кристаллической структурой в виде минеральных индивидов (правильных многогранников — кристаллов или минеральных зёрен)
соединения минеральных индивидов, именуемые минеральными агрегатами или горными породами.

В качестве примеров минеральных индивидов можно назвать одиночные кристаллы алмаза, кварца, граната или одиночную песчинку с пляжа. В пределах одного минерального индивида его свойства теоретически одинаковы и определяются химическим составом и особенностями кристаллической структуры этого минерального вида. В природе существует более 5300 минеральных видов, но широко распространены около 100. Способность к механической обработке минерального вида зависит от его специфических свойств: твёрдости, хрупкости (или пластичности), гибкости и, что очень важно, от способности скалываться по определённым направлениям своей кристаллической структуры (называемой «спайностью» и «отдельностью»). От одного минерального вида к другому все эти свойства значительно разнятся. Так, например, твёрдость самого мягкого минерала — талька в абсолютных величинах отличается от твёрдости наиболее твёрдого минерала – алмаза более, чем в 4000 раз. Пирит, будучи твёрдым как сталь, хрупок и трескается даже при ничтожных нагрузках, а на мягкой, по сравнению с пиритом, самородной меди трещины не возникают даже при гигантских нагрузках, из за ее пластичности (ковкости).

Типичные минеральные агрегаты (или горные породы) – это, например, гранит, мрамор, чароит или лазурит. Свойства горных пород зависят от того, из какого (или из каких) минералов они состоят, каковы по размеру и форме индивиды этих минералов в данном агрегате, как эти индивиды расположены относительно друг друга, насколько горная порода однородна по составу и строению, в какой степени она подверглась природным геологическим процессам после своего образования. В связи с наличием такого большого числа разнородных факторов, диапазон прочностных свойств горных пород также весьма широк. К примеру, талькит, состоящий в основном из талька, можно резать ножом, малахит — пилить ножовкой по металлу, но для любой породы, содержащей самые распространённые на Земле минералы кварц и полевые шпаты (гранит, гнейс, габбро и др.) при резке придётся использовать алмазный диск. Как и для минеральных индивидов, ведущим свойством для горных пород в плане способности к механической обработке является твёрдость слагающих их минералов. Однако, прочие факторы, о которых шла речь, иногда способны сделать минеральный агрегат, состоящий из не очень твёрдых минералов плохо поддающимся резке, «вязким». Это наблюдается при обработке нефрита, жадеита, родонита и др.).

Итак, камни необыкновенно разнообразны по своим механическим свойствам, что, безусловно, должно учитываться при распиловке.

Каким же образом, гладкий на первый взгляд алмазный диск режет камень? Любой процесс обработки камня – резание, сверление, шлифовка или полировка – это по своей сути соскабливание, отрыв, откалывание или снятие стружки с поверхности камня с помощью более твёрдого вещества — абразива. Этот термин произошёл от латинского «abrasio» — соскабливание. Чем больше разница между твёрдостью распиливаемого камня и абразива, тем выше продуктивность камнеобработки. Поэтому в инструменте для камнеобработки, в том числе в отрезных дисках, применяют природные или синтетические алмазы, которые могут разрушать все известные камни.

При ближайшем рассмотрении режущая кромка алмазного диска, состоящая из оловянно-медного сплава (80% меди), содержит мелкие вкрапленные зёрна алмаза. Их размер в зависимости от предназначения диска составляет от первых сотых долей до 0,5 мм. Крупные алмазы способны резать быстрее (вспомним и сравним ножовку по дереву с большими зубьями с «мелкозубой»), но они безжалостно скалывают хрупкие камни, так как основное их действие на камень не царапание, а откалывание. Это значительно ограничивает их применение. Количество алмазов в металлической связке в зависимости от предназначения может колебаться в больших пределах: от 25 до 200%, где за 100% концентрацию принято содержание 0,878мг абразива в 1 мм3 режущей кромки. Высочайшие содержания (от 100% и более) применяют для резки особо твёрдых материалов, например твёрдых сплавов, тогда как в камнерезном деле вполне достаточно и меньшего насыщения (25 — 100%).

Рассмотрев что и чем мы режем, остановимся на режиме резания. Он задаётся и обеспечивается:

силой подачи,
скоростью вращения диска,
максимально допустимой для диска данного диаметра глубиной реза,
мощностью двигателя,
геометрией резания,
подачей охлаждающей жидкости,
заточкой диска.

Сила подачи.

Алмазы при вращении диска процарапывают обрабатываемый материал. Для этого к камню (или диску – в зависимости от типа камнерезного станка) необходимо прикладывать некоторое усилие, прижимающее алмазные зерна к камню. Это усилие называется силой подачи. Очевидно, что для максимально эффективного резания, эта сила должна обеспечить максимальное для данного камня погружение выступающей части алмазного зерна в разрезаемый материал. Если провести аналогию с распиловкой древесины, максимальная скорость резания обеспечивается при заглублении зубьев пилы на всю их высоту. Из этого несложно сделать вывод: чем крупнее алмазное зерно, тем больше должна быть сила подачи для максимально эффективного резания. Схематично процесс изображен на рис. 1

Некоторые неопытные камнерезы считают, что чем больше усилие подачи, тем быстрее происходит резание. Они давят на камень что есть силы, при этом скорость резания действительно увеличивается до определённого предела, а далее уже не возрастает, но отрезной диск вскоре приходит в негодность. Разочарованный мастер считает, что диск некачественный, или станок недостаточно быстро вращает диск, или ему не хватает мощности. Давайте разберемся, в чем дело.

Глубина погружения алмазов в камень ограничивается металлической связкой диска, которая удерживает зерна алмаза. Попытка необоснованного увеличения усилия подачи приводит к тому, что распиливаемый камень начинает истирать металлическую связку, и алмазы выпадают из режущей кромки. Диск быстро тупится («засаливается»).

Другой негативный эффект от чрезмерного усилия подачи — искривление отрезного диска. Металл диска довольно тонок и при слишком большом усилии деформируется. Изогнутый диск уводит пропил в сторону, и его непременно заклинивает внутри неровного пропила. Дальнейшая резка в этом пропиле невозможна.

Особенно важно минимизировать усилие подачи в самом начале реза, когда отрезной диск еще не углубился в камень. Крайне внимательным надо быть и в случае, когда кромка камня скошена и не перпендикулярна плоскости диска. При этом в начале реза вероятность увода диска в сторону увеличивается. Силу подачи надо уменьшать также в конце пропила, поскольку излишнее давление может отломать тонкий край камня, образуя скол и заусенец.

Сформулируем основные закономерности для определения усилия подачи. Увеличение усилия подачи допускается:

для более твёрдых камней по сравнению с мягкими,
при большей крупности зёрен алмазов в диске по сравнению с мелкими,
при более высокой концентрации алмазов в диске,
при большом сечении разрезаемого камня (для преодоления избыточного трения в пропиле большой площади).

Ограничения на усилие подачи накладывают:

небольшая толщина, а, следовательно, и жесткость отрезного диска. Тонкие диски (например, толщиной 0,2 – 0,4мм при диаметре 100 – 150мм или 1,0 – 1,2мм при диаметре 230 — 250мм) легко изгибаются при излишнем усилии и «уводятся» в сторону.
начальные и конечные фазы резания.

Можно резюмировать, что выбор силы продольной подачи, как и выбор подходящего алмазного диска, представляются основой мастерства камнереза при распиловке камня. Он делается в зависимости от вида разрезаемого камня, используемого станка, способа подачи охлаждающей жидкости в зону резания, параметров алмазного диска.

К примеру, рекомендует для дисков диаметром 125 – 350 мм с толщиной алмазного слоя 0,8 – 1,5 мм величину подачи 0,25 – 0,4 мм/с, а для дисков диаметром 200 – 500 мм с толщиной алмазного слоя 1,9 – 2,4 мм величину подачи 0,2 – 0,3 мм/с. Эти цифры могут служить ориентиром для начинающего камнереза.

Сила резания.

Помимо силы подачи, на отрезной диск действует сила резания, возникающая при вращении диска электродвигателем. Вектор этой силы направлен по касательной к окружности отрезного диска в каждой точке реза (рис 2).

Очевидно, что чем больший путь пройдёт режущая кромка по камню в единицу времени, тем (при постоянной силе подачи) быстрее будет происходить резание. Однако, скорость вращения диска ограничивается его конструктивной прочностью. Превышать максимально допустимые обороты нельзя, поскольку при этом диск может разрушиться и нанести травмы оператору. Максимально допустимые обороты указаны на самом диске или в его паспорте в об/мин либо в м/с. Пересчитать окружную скорость V(м/с) в частоту вращения n(об/мин) и обратно можно по формулам:

n = 19,1×V/D

и V= 0,0523×D×n,

где n – число оборотов, в мин., V – окружная скорость диска, в м/с, D – диаметр диска, в м.

Диски при диаметре более 200мм имеют максимальную окружную скорость 35 м/с. Это значит, что допустимые скорости вращения в об/мин составляют: для D = 230мм – 2906 об/мин, а для D = 250 мм – 2674 об/мин. Понятно, что из соображений безопасности целесообразно использовать несколько меньшие скорости вращения диска.

Максимально допустимая глубина реза

Производители алмазных дисков рекомендуют для их нормальной работы ограничивать глубину реза. Так, фирма Distar для наиболее популярных диаметров дисков рекомендует:

Диаметр диска, мм	Максимальная глубина резания, мм
200	45
230	60
250	70

Мощность двигателя.

Мощность двигателя должна обеспечивать крутящий момент, достаточный для того, чтобы во всем диапазоне допустимых сил подачи обеспечить постоянные заданные обороты вращения отрезного диска. Другими словами, если при допустимом для данного диаметра диска сечении камня, полноценной подаче охлаждающей жидкости, «незасаленном» диске, отсутствии искривления реза и продольной подаче с указанной выше скоростью, не наблюдается падения скорости вращения диска, это означает, что мощности двигателя достаточно для нормальной работы.

Увеличение мощности двигателя станка выше необходимой нецелесообразно поскольку:

увеличивает расход электроэнергии;
приводит к удорожанию станка,
является потенциально опасным, поскольку при заклинивании отрезного диска, он, как и камень, с большей вероятностью могут разрушиться и нанести травмы оператору.

Геометрия резания.

Отрезной диск имеет разную толщину режущей алмазной кромки и стальной основы. Как правило, эта разница варьирует в диапазоне 0,1-0,4 мм. Она является аналогом «разводки» зубьев пилы по дереву и предотвращает заклинивание диска в прорези. В конце срока службы диска из-за износа режущей кромки эта разница уменьшается, и риск заклинивания возрастает.

В связи с этим, в инструкциях к отрезным дискам солидных фирм указывается, что использовать боковые поверхности алмазных кромок отрезных дисков для обдирки или шлифования камня категорически запрещено. Несоблюдение этого правила приводит к тому, что малоизношенный на первый взгляд диск, на боковой части которого пару дней занимались формообразованием образцов, с режущей кромкой высотой 9мм (из 10мм у нового диска) начинает зажимать даже в неглубокой прорези. Многими операторами это воспринимается как сигнал о недостаточной мощности двигателя, однако, при замене диска на новый это явление полностью исчезает!

Важным фактором, определяющим легкость реза при использовании зажимного устройства камня (и устройства для распиловки тонких пластин в СНО-3), является настройка подачи камня строго параллельно плоскости алмазного диска. Допустимое отклонение от параллельности при использовании зажимных тисков должно составлять не более 0,1 мм на 250 мм длины. В станках СНО-3 предусмотрена возможность регулировки параллельности направления перемещения тисков и опорной плоскости устройства для распиловки тонких пластин относительно плоскости диска.

Использование охлаждающей жидкости.

Немаловажным является грамотное использование охлаждающей жидкости. Основное ее назначение – охлаждение диска, который нагревается как непосредственно в точке резания, так и при трении о стенки пропила. В первом случае при недостаточном охлаждении диск может нагреться до такой степени, что металлическая связка алмазного слоя станет пластичной и разрушится. Кроме того, охлаждающая жидкость вымывает продукты резания («шлам»), уменьшая трение в пропиле, и очищает алмазные зерна диска. При недостатке жидкости в пропиле падает скорость резания, кроме того, за счёт нагрева стальной основы диск может стать тарелкообразным. Иногда при остывании он принимает прежнюю форму, но зачастую не подлежит дальнейшему использованию, так как приобретает тенденцию к искривлению пропила.

В основном в качестве охлаждающей жидкости используется чистая вода. Хороший результат даёт добавка в воду небольшого количества (около 1 -2см куб. на 30 – 40 л) стирального порошка (оптимально – для детского белья – он меньший аллерген) с малым пенообразованием (то есть, для автоматических стиральных машин). При этом заметно уменьшается трение между диском и стенками пропила и улучшается смываемость продуктов резания (шлама).

Заточка отрезного диска.

Резка камня, особенно халцедона, агата, хризопраза, кварцита, яшмы, нефрита и некоторых других камней вызывает постепенное выкрашивание алмазов из металлической основы диска, что заметно уменьшает скорость резания. В этом случае следует заточить диск, удалив тонкий слой металлической основы и, тем самым, обнажив новые зёрна алмазов, до поры скрытые в глубине режущей кромки. Для этого необходимо прорезать этим диском кусок абразивного круга или брусок из карбида кремния (марка 63С) зернистостью 16 – 25 мкм, твёрдостью СМ1 – СМ2 толщиной 15 – 25 мм. Достаточно сделать 2 — 3 пропила длиной 2 – 3 см при нормальном орошении охлаждающей жидкостью. Зернистость зёрен бруска для заточки важна потому, что она должна быть меньше размерности алмазных зёрен диска для предотвращения выбивания их из медной матрицы. Понятно, что излишне частая заточка приводит к преждевременному износу рабочей алмазной кромки диска.

После приобретения некоторого навыка, камнерез, особенно работая с однотипным сырьём, легко замечает падение скорости резания за счёт «засаливания» диска. На первых порах можно ориентироваться на рекомендации изготовителей дисков, которые советуют проводить их заточку каждые 15 кв. см реза – для дисков диаметром 100 – 160 мм, и каждые 90 кв. см реза для дисков диаметром 200 – 250мм. Однако, если приобрести такой навык и ориентироваться не по выполненной диском работе, а реальному падению скорости резания, можно значительно увеличить срок службы диска.

Желаем всем приятной работы и многочисленных восторгов от вскрытия новых камней!

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.

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».

Конструктивная особенность

Сами режущие элементы готовятся методом холодного давления на прессах, из смеси алмазного порошка/кристаллов и субстанции для связки. Для каждого типа сегмента готовят отдельные пресс-формы. Формулы или состав связующего компонента разработаны под пользовательскую потребность. Алмазный круг для точила не будет эффективно точить резцы из КНБ.

Соединение режущей кромки с основой диска можно выполнить двумя методами:

Крепление абразива или его сегментов к стальной основе производят в прессах при высоких показателях температур и давления, в соответствии с технологической картой. В качестве связки чаще используют серебряный припой. Метод пайки одинаков для изготовления дисков с сегментированной кромкой и сплошной.
Сварка лазером основы и абразива на молекулярном уровне. Годится только для сегментированного инструмента. Считается более надежным.

В обоих случаях соединения требуют механической обработки сварного шва, первичной заточки и шлифовки керамическим точилом.

Во время этого механического процесса происходит освобождение кристаллов диаманда, придание инструменту заявленных физико-технических и качественных характеристик.

В зависимости от материала связки, круги применяют соответственно специфике затачиваемого инструмента и его назначению:

органическая — для шлифовки пластин и болванок из твердых сплавов;
керамическая — чистовая доводка режущего инструмента;
металлическая — резка, заточка, правка.

Класс точности

Точность геометрических форм и размеров алмазных кругов соответствует трем классам и обозначается как: Б, А или АА. Менее ответственные операции проводятся инструментов класса Б, класс А относится к более качественному и точному. А высокоточные круги АА предназначены для использования на многокруговых и высокоточных станках или автоматических линиях. Ему соответствуют круги, характеризующиеся однородностью зернового состава, точностью геометрических параметров и высокой уравновешенностью алмазного состава, при изготовлении которых применяются лучшие сорта материалов.

Виды работы: с охлаждением и без него

Шлифование с водяным охлаждением предпочтительнее, так как в этом случае могут применяться более сильные условия обработки, а сам круг меньше изнашивается. Так же это уменьшает возможность появления прижогов и других термических повреждений обрабатываемой поверхности. В качестве охлаждающих жидкостей для шлифовальных кругов используется не вода, а 1-5% эмульсии.

Для кругов с металлической связкой рекомендуется использовать замасливатель БВ, 1,5-3%-ную эмульсию, получаемую из эмульсиона НГЛ-205, либо из ємульсиона «Аквол 10». Для кругов с органической связкой применяется 3% эмульсия из индустриального масла, кальцинированная сода в виде 0,5:1,0%-ного раствора, 0,1% смачиватель ОП10 или ОП7, или эмульсия, получаемая из бура, нитрата натрия, триэтаноламина и тринатрийфосфата.