Эльборовые круги - Классификация, Сферы применения

Эльборовый инструмент по твердости близок к алмазу, но по некоторым другим характеристикам его превосходит. Этот материал имеет несколько торговых названий: эльбор (образовано сочетанием слов Ленинград и бор) киборит, кингонгит, кубонит, боразон (ближе всего к формуле вещества). Кубический нитрат бора с химической формулой BN, от которой образована аббревиатура (CBN в зарубежном написании, КНБ – в русском) – желтые прозрачные кристаллы.

Твердость эльбора - (800-900)×10^2 МПа, у алмаза этот показатель - 1000×10^2 МПа, а микротвердость любых других абразивов ниже в несколько раз. Кроме этого преимущества, у эльбора химическая и термическая стойкость выше алмазной. Если алмаз начинает окисляться уже при температуре 600-700 °C, боразон способен выдержать повышение температуры до 1000-1200 °C.

Материал инертен к элементам, включаемым в состав легированных сталей, не реагирует на щелочи и кислоты. Еще один плюс – инертность к железу, в котором алмаз может раствориться. Этим объясняется то, что эльборовые круги предпочтительнее алмазных при шлифовании сталей.

Преимущества эльборовых кругов перед иными расходными инструментами:

• плотная структура, в 4-5 выше других абразивных материалов, кроме алмаза;
• длительный срок эксплуатации;
• стоимость ниже алмазных инструментов;
• структура эльбора позволяет проводить более мягкую, чем у алмаза, заточку и обработку – это уменьшает риск брака и порчи обрабатываемого изделия;
• очень долго сохраняется острота зерен, благодаря чему стойкость и режущая способность круга не изменяется;
• способность выдерживать значительные термические нагрузки дает возможность интенсификации режимов шлифования;
• шлифование сложнолегированных сплавов и сталей происходит без диффузии и адгезии зерен материала.

Эти достоинства позволяют широко использовать материал в промышленности, особенно в машиностроении и станкостроении.

Применение эльборовых кругов

Основная область использования инструмента – шлифование и заточка, применяется он и как самостоятельное орудие, и как элемент шлифовальных машин. Эффективны круги при обработке малых отверстий, профильных, зубчатых, винтовых и резьбовых направляющих, других изделий, для которых важно соблюдение заданной геометрической точности.

С помощью эльборовых кругов выполняется доводка и заточка режущего инструмента, изготовленного из быстрорежущих сталей (в том числе ленточных пил), суперфиниширование сталей закаленных, прецизионное зубошлифование и резьбошлифование.

Эльборовые шлифовальные круги лучше других абразивных материалов служат при обработке деталей из цементированных, сложнолегированных, подшипниковых, азотированных, и штамповых сталей с высоким содержанием кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена.

Высокопористые круги эффективны при работе и с менее твердыми сплавами, основой которых служит никель, и износостойкими покрытиями: детонационных, плазменных, закаленного чугуна и хрома.

Использование боразоновых кругов повышает качество и точность обработки, увеличивает производительность и приносит значительную экономию.

Требования ГОСТ

Шлифовальные эльборовые круги изготавливаются в соответствии с ГОСТом 24106-80, в котором обговариваются требования к эльборосодержащему слою и корпусу, указывается относи тельная концентрация, зернистость и марка эльбора. Размеры и типы кругов определяются ГОСТом 17123, а скорости, при которых используется инструмент, определяются его механической прочностью и могут соответствовать 60, 50, 45 или 35 метрам в секунду.

Основные технические характеристики

К основным относятся четыре характеристики:

• тип круга согласно ГОСТа 17123;
• наружный диаметр (до 10мм, 100-200мм, 30-135мм и т.д. с максимальным значением 500мм);
• зернистость;
• степень твердости.

К другим данным относятся возможность работы всухую или с применением охлаждающей жидкости, максимальный параметр шероховатости, измеряемый в микрометрах, наработка инструмента в квадратных метрах и период стойкости в минутах.

Корпус круга

В качестве материала корпуса используется керамика или металл, по прочности и жесткости отвечающие требования безопасности. От материала корпуса зависит максимальная скорость работы станка:

• керамический корпус - до 60 м/с;
• керамика, в которой вклеен корпус из стали - 80 м/с;
• металлический корпус - 125 м/с.

Применение кругов с различными связками

Связка	Обозначение	Примечание
Органическая	О	Заточка режущего инструмента из быстрорежущих сталей. Шлифование направляющих станин. Плоское шлифование труднообрабатываемых сталей
Керамическая	К	Круглое внутреннее и плоское шлифование режущего инструмента и других деталей из труднообрабатываемых сталей. Резьбошлифование и зубошлифование. Шлифование отверстий и беговых дорожек малогабаритных прецизионных подшипников
Металлическая	М	Шлифование резьбы с малым шагом. Чистовое хонингование сталей

CBN-круги с керамической связкой высокопористые, это позволяет снизить их засаливаемость, уменьшить частоту правок и улучшает подачу охлаждающей жидкости при мокром способе работы. В результате рабочий интервал температур может повышаться без появления прижогов. Эти круги эффективны при выполнении профильного и глубинного шлифования, обработке сталей с пониженной твердостью, жаропрочных т вязких сплавов. Обычная для кругов с керамической связкой концентрация зерна – 100%, если этот показатель выше, увеличивается и срок службы круга, а так же его режущая способность.

Органические связки предназначены для кругов, используемых при выполнении следующих работ:

• чистового шлифования и заточки инструмента, изготовленного быстрорежущих сталей (вольфрамовых – Р9, Р19, Р18, вольфрамо-молибденовых - P6M5), легированных кобальтом и ванадием с повышенной производительностью (Р12Ф4К10М2, Р12Ф5К5, P9Ф5);
• окончательного и чистового шлифования прецизионных деталей изготовленных из высокотвердых сталей (HRS55 и более), конструкционных высоколегированных, нержавеющих и жаропрочных сталей, высокоточная обработка которых обычным абразивным инструментов невозможна;
• окончательного и чистового шлифования ходовых винтов направляющих станов и других прецизионных крупногабаритных деталей, при обработке которых значительно увеличивается температура, приводящая к деформации;
• окончательного и чистового шлифования на станках, действующих в полуавтамотаческом и автоматическом цикле.

От вида связки зависит зернистость эльборосодержащего слоя. Так, для керамической связки ее показатели должны быть равны 250/200 -14/10. А для связки органической - 250/200 -3/2.

Вне зависимости от вида связки эльборовые круги могут работать как с водяным охлаждением, так и с применением сухого метода. В качестве охлаждающей жидкости используется специальная эмульсия, индустриальное масло (с добавлением сульфофрезола или без него), водяной раствор нитрата натрия и т.д.

Зернистость эльбора

Эльбор для кругов может быть в виде шлифпорошка, микропорошка или зерна. От размеров зерна зависит применение круга, это распределение можно увидеть в таблице:

Зернистость	Размер зерна основной фракции, мкм	Применение
ЛМ1	0-2	Доводка
ЛМ3 ЛМ5 ЛМ7 ЛМ10 ПМ14 ЛМ20	1-3 3-5 5-7 7-10 10-14 14-20	Полирование
ЛМ28 ЛМ40 Л4 Л5	20-28 28-40 40-50 50-63	Тонкое шлифование, суперфиниширование
Л6 Л8 Л10	63-80 80-100 100-125	Тонкое шлифование
Л12 Л16 Л20 Л25	125-160 160-200 200-250 250-315	Шлифование

Концентрация эльбора

Кроме зернистости, имеет значение и концентрация эльбора. Максимальный показатель концентрации составляет 150%, минимальный – 25%, кроме того, выпускаются круги с показателями концентрации 125, 100, 75 и 50%. В кругах с концентрацией 100% (самых распространенных) в абразивном слое содержится 0,878 мг эльбора на 1 мм³.

Выбор этой характеристики зависит от условий использования и других данных:

высокая концентрация материала в кругах , зернистость которых 150/125 и больше, с диаметром меньше 50мм, чашечного профиля и шириной рабочего слоя меньше 5мм, предназначенных для профильного шлифования;

средняя применяется в кругах с зернистостью 125/106 - 63/53, с чашечным профилем и широким рабочим слоем (7-20мм), для большинства операций;

низкая концентрация используется в мелкозернистых кругах (40/28 и меньше).

Твердость

Твердость характеризует прочность, с которой зерна удерживаются в связке. Этот показатель определяет работоспособность инструмента. Маркируется согласно стандартам ISO или по российским стандартам:

Группы твёрдостей	Мягкие			Средние			Твёрдые
Стандарт России	М3	СМ1	СМ2	С1	С2	СТ1	СТ2	СТ3	Т1	Т2
Стандарт ISO	J	K	L	M	N	O	P	Q	R	S

Марки эльбора

Для эльборосодержащего слоя кругов используется материал различных марок, каждая из которых предназначена для определенного вида работ:

Марка ЭЛЬБОРА	Характеристика материала	Связка	Применение
ЛО	материал средней прочности	керамическая	чистовое шлифование
ЛП	материал повышенной прочности	керамическая	чистовое шлифование
ЛКВ	материал высокой прочности	керамическая, металлическая	хонингование, высокопроизводительное шлифование
ЛКВ30	материал высокой прочности	керамическая	чистовое шлифование закалённых легированных сталей, подшипниковых сталей
ЛКВ40	материал высокой прочности	керамическая, металлическая	высокопроизводительное шлифование закалённых легированных сталей, подшипниковых сталей, хонингование
ЛКВ50	материал очень высокой прочности	керамическая, металлическая	высокопроизводительное и глубинное шлифование закалённых легированных сталей, подшипниковых сталей, специальных сплавов.
ЛОС, ЛПС	материал с керамическим покрытием	органическая	заточка режущего инструмента
ЛКВ40М, ЛКВ50М	материал с металлическим (никелевым) покрытием	органическая	заточка режущего инструмента, заточка на станках с ЧПУ, вышлифовка стружечных канавок
ЛМ	микропорошки	керамическая, органическая	суперфиниширование, полирование, притирка

Типы эльборовых кругов

Для выполнения различных работ выпускается множество эльборовых кругов с разными профилями и типами, каждый из которых обозначается своей аббревиатурой:

Обозначение типа	Описание
1A1	Плоские прямого профиля
A8	Плоские прямого профиля без корпуса
1E1, 1E6Q, 1D1	Плоские с двухсторонним коническим профилем
1V1, 1R1	Плоские с односторонним коническим профилем
1А2	Плоские прямого профиля
1F1X	Плоские с полукругло-выпуклым профилем
4V9	Профильные
6A2	Плоские с двухсторонней выточкой
9A3	1A1
12A2-45, 11A2, 12V5-45, 12B2, 12C2	Чашечные конические
12R9, 12V9, 12A2-20, 12R4, 12V5-20	Тарельчатые
14A1	Плоские прямого профиля
14EE1	Плоские с двухсторонним коническим профилем

Эльборовые круги для заточки ленточных пил

Одно из наиболее распространенных направлений, в которых используются боранзоновые круги – заточки пил для деревообрабатывающих станков. От качества заточки пилы зависит скорость. долговременность и эффективность ее работы. Заточка производится только с применением специальных станков, а круг за один проход стандартизирует и выравнивает межзубовые впадины пилы и внутренние углы зуба.

Преимущества применения CBN кругов:

• скорость обработки составляет всего 2-3 секунды;
• заточный инструмент долго не нуждается в правке;
• в среднем одним кругом можно обработать 10-15 тысяч метров пил.

Ленточные пилы выпускаются разными производителями, каждый из которых предлагает собственный профиль зубьев, поэтому и для их заточки требуется использовать соответствующие круги.

Разделить пилы по различию глубины и форме впадины между зубами можно на три группы:

1. ВудМайзер (WM) 10/30-6.5 – практически в 80% случаев используется именно этот профиль или схожие с ним);
2. Simonds 10/29-5.3 – мельче, чем первый;
3. Hakansson 10/31-7.3 – более глубокий.

Однако для пил каждого производителя может использоваться эльборовый круг с конкретными данными:

Производитель пилы	Описание	Профиль диска
Шаг 22
Wood -Mizer (WM) стандарт, Cayman Silver, Ro-Ma, Armoth, Horns, Fenes, Krupp, Lynx, Alligator, Morse	10/30-6.5	1
Wood-Mizer (WM) летний	13/29-6.5	16
Wood-Mizer (WM) летний глубокий	13/28-7.4	21
Wood-Mizer (WM) зимний	9/29-5.5	19
Wood-Mizer (WM) зимний специальный	7/29-5.5	25
Wood-Mizer (WM) зимний для промороженной древесины	4/32-5.5	39
Lenox, Nook	10/30-6.8	2
Rontgen CR-300, Banholzer, HWSM	10/28-5.8	3
Simonds	10/29-5.3	8
Hakansson	10/31-7.3	9
Diamond	10/30-5.5	14
MFS (Uddeholm) универсальный	10/30-6.1	18
MFS (Uddeholm) зимний	8/30-6.1	28
MFS (Uddeholm) летний	12/30-6.1	29
MFS (Uddeholm) зимний для промороженной древесины 4	4/32-6.1	30
MFS (Uddeholm) зимний для промороженной древесины 7	7/29-6.1	31
Биметалл Lenz	10/30-6.5	33
Биметалл Bahco	10/30-6.3	34
Биметалл Bahco (НОВЫЙ 2017!)	10/30-6.5	108
Биметалл Bahco зимний	9/29-6.3	35
Биметалл Arntz, Bahco зимний для промороженной древесины	4/32-6.3	36
Шаг 19
Lenox, Simonds	10/30 5.8	10
Hakansson	10/30-6.2	11
Шаг 25
Hakansson, HWSM, Simonds	10/30-8.4	12
Lenox	10/30-7.7	15
MFS (Uddeholm)	10/30-6.7	32

Значение во втором столбце расшифровываются следующим образом: 10 – передний угол, 30 – угол задний, 6,5- глубина впадины.

Маркировка эльборовых кругов

Обычно маркировка представляет собой поочередное обозначение следующих параметров: тип круга – его размеры, материал, используемый при изготовлении – зернистость абразивного слоя – твердость круга – используемая связка – концентрация – рабочая скорость.

На кругах с диаметром больше 225мм характеристики наносятся на корпус, если же диаметр меньше, то на корпусе нанесены только основные показатели, а для изделий с диаметром меньше 50мм, данные заносят на этикетку.