Wybór pomiędzy ściernicą diamentową a CBN powinien rozpocząć się od ustalenia rodzaju obrabianego materiału. Oba rozwiązania należą do grupy narzędzi ściernych z materiałów supertwardych, ale nie są przeznaczone do tych samych zastosowań.
Ściernice diamentowe wykorzystuje się przede wszystkim do obróbki węglika spiekanego, cermetu i ceramiki technicznej. Ściernice CBN, nazywane również borazonowymi, dobiera się natomiast głównie do HSS, stali narzędziowych, stali proszkowych, materiałów hartowanych i innych materiałów żelaznych.
Sam wybór diamentu lub CBN nie wystarcza jednak do przygotowania stabilnego procesu. Trzeba również uwzględnić rodzaj operacji, wielkość naddatku, oczekiwaną chropowatość, sposób chłodzenia, metodę obciągania oraz parametry konkretnej szlifierki.
Kiedy wybrać ściernicę diamentową?
Diament jest podstawowym materiałem ściernym stosowanym do obróbki węglika spiekanego. Ściernice diamentowe znajdują zastosowanie podczas produkcji i regeneracji frezów, wierteł, rozwiertaków, płytek skrawających oraz innych narzędzi wykonanych z pełnego węglika lub wyposażonych w elementy węglikowe.
Stosuje się je również do cermetu i ceramiki technicznej, zwłaszcza gdy proces wymaga:
- dokładnego odwzorowania geometrii,
- stabilności wymiarowej,
- dobrej jakości powierzchni,
- zachowania jakości krawędzi skrawającej,
- powtarzalności pomiędzy kolejnymi seriami.
Ściernica do węglika spiekanego może pracować między innymi podczas rowkowania, wykonywania geometrii czoła, szlifowania powierzchni przyłożenia, obróbki wykańczającej oraz regeneracji używanych narzędzi.
W zależności od zastosowania ściernice diamentowe występują w spoiwie żywicznym, metalowym, hybrydowym lub galwanicznym.
Kiedy lepsza będzie ściernica CBN?
CBN, czyli regularny azotek boru, jest wykorzystywany przede wszystkim do materiałów żelaznych. Ściernice CBN dobiera się do obróbki:
- HSS,
- HSSE,
- HSS-Co,
- stali narzędziowych,
- stali proszkowych,
- stali hartowanych,
- innych materiałów żelaznych.
Ściernica do HSS może być stosowana podczas produkcji i regeneracji frezów, wierteł, gwintowników, rozwiertaków oraz narzędzi specjalnych.
CBN wykazuje większą odporność niż diament na utlenianie w wysokiej temperaturze i nie wchodzi w reakcję z materiałami żelaznymi. Z tego względu jest preferowany do szlifowania stali szybkotnącej oraz stali narzędziowych.
W procesach wymagających usuwania większych naddatków mogą być stosowane ściernice borazonowe ze spoiwem metalowym. Do operacji wykańczających dobiera się natomiast rozwiązania zapewniające odpowiednią jakość powierzchni i stabilność wymiarową.
Diament czy CBN – podstawowy podział
Najważniejszą zasadę doboru można przedstawić w prosty sposób:
| Obrabiany materiał | Najczęściej wybierana ściernica |
| Węglik spiekany | Diamentowa |
| Cermet | Diamentowa |
| Ceramika techniczna | Diamentowa |
| HSS, HSSE, HSS-Co | CBN |
| Stal narzędziowa | CBN |
| Stal proszkowa | CBN |
| Stal hartowana | CBN |
W praktyce ostateczna specyfikacja musi być jednak dobrana do całego procesu. Dwie ściernice przeznaczone do tego samego materiału mogą różnić się ziarnistością, koncentracją, spoiwem, kształtem i szerokością warstwy roboczej.
Rodzaj operacji również ma znaczenie
Dostępne ściernice diamentowe i borazonowe CBN mogą być przeznaczone do różnych etapów produkcji narzędzi skrawających. Obejmują one między innymi:
- obróbkę zgrubną,
- rowkowanie i wykonywanie rowków wiórowych,
- kształtowanie geometrii czoła,
- szlifowanie powierzchni przyłożenia,
- obróbkę półwykańczającą,
- szlifowanie wykańczające,
- polerowanie,
- peel grinding,
- regenerację narzędzi.
Podczas obróbki zgrubnej priorytetem jest wydajne usuwanie naddatku i stabilność procesu. W operacjach wykańczających większe znaczenie mają chropowatość, jakość krawędzi oraz dokładność wymiarowa.
Oznacza to, że nie należy dobierać jednej ściernicy wyłącznie na podstawie informacji, że obrabiany detal został wykonany z węglika lub HSS. Konieczne jest również określenie, jaki etap procesu będzie realizowany.
Jak spoiwo wpływa na pracę ściernicy?
Spoiwo utrzymuje ziarna ścierne i ma istotny wpływ na trwałość, sposób skrawania oraz jakość powierzchni.
Spoiwo żywiczne stosuje się tam, gdzie znaczenie mają dobra kontrola cieplna, stabilna obróbka i wysoka jakość wykończenia. Spoiwo metalowe wybiera się do procesów wymagających większej odporności na zużycie i dobrej retencji ziarna.
Spoiwo hybrydowe stanowi kompromis pomiędzy wydajnością skrawania, trwałością ściernicy i jakością powierzchni. Spoiwo galwaniczne znajduje zastosowanie w rozwiązaniach specjalnych, w których ważne są agresywność skrawania lub określona geometria części roboczej.
Poza spoiwem należy dobrać także ziarnistość i koncentrację. Parametry te wpływają między innymi na siły szlifowania, agresywność pracy, trwałość, chropowatość oraz częstotliwość obciągania.
Ściernice do szlifierek narzędziowych CNC
Ściernice diamentowe i CBN są stosowane na szlifierkach narzędziowych CNC podczas produkcji oraz regeneracji frezów, wierteł, rozwiertaków, gwintowników i płytek skrawających.
Dobór ściernicy do konkretnej maszyny powinien uwzględniać:
- markę i model szlifierki,
- sposób mocowania na wrzecionie,
- typ adaptera,
- prędkość obrotową,
- wymagania dotyczące wyważenia,
- sposób chłodzenia,
- metodę obciągania,
- dostępny zakres parametrów pracy.
W procesach wymagających małych tolerancji nieprawidłowe dopasowanie ściernicy lub adaptera może wpływać na bicie układu, jakość powierzchni i powtarzalność produkcji.
Jakie dane przygotować przed doborem ściernicy?
Aby prawidłowo dobrać ściernicę CBN lub diamentową, należy przygotować informacje dotyczące nie tylko materiału, lecz także całego procesu technologicznego.
Najważniejsze dane to:
- materiał i jego twardość,
- rodzaj produkowanego lub regenerowanego narzędzia,
- typ wykonywanej operacji,
- marka i model szlifierki,
- aktualna specyfikacja ściernicy,
- wielkość usuwanego naddatku,
- prędkość ściernicy i obrabianego elementu,
- prędkość posuwu,
- sposób chłodzenia,
- metoda obciągania,
- oczekiwana chropowatość,
- wymagany czas cyklu,
- problem, który ma zostać wyeliminowany.
Dopiero na tej podstawie można właściwie dobrać materiał ścierny, spoiwo, ziarnistość, koncentrację, kształt oraz sposób mocowania ściernicy.
Dobór do procesu, a nie tylko do materiału
Podstawowy podział jest jednoznaczny: diament stosuje się przede wszystkim do węglika spiekanego, cermetu i ceramiki technicznej, natomiast CBN do HSS, stali narzędziowych i innych materiałów żelaznych.
Nie oznacza to jednak, że wystarczy wybrać materiał ścierny. O wydajności i jakości procesu decydują również spoiwo, ziarno, koncentracja, geometria ściernicy, parametry szlifowania, chłodzenie i sposób obciągania.
Prawidłowo dobrana ściernica powinna zapewnić nie tylko odpowiednią trwałość, ale również stabilną geometrię, oczekiwaną chropowatość, ograniczenie przegrzewania oraz możliwie niski koszt wykonania pojedynczego narzędzia.
