Алмазный инструмент

Виды, назначение и сферы использования

Алмазный инструмент приобрёл популярность благодаря высокой эффективности обработки твёрдых материалов, чистоте обрабатываемых поверхностей, высокой точности и возможности работы с хрупкими изделиями. Другая особенность — многообразие разновидностей инструмента для выполнения узкоспециальных задач.

Компания ООО “Орион-инструмент” обеспечивает комплексное снабжение промышленных предприятий токарными инструментами и прочими, сопутствующими производственному циклу, компонентами.

Наибольшее распространение получили режущие алмазные диски для пиления камня и бетона. Существует два форм-фактора этих расходных материалов: с разрезной (сегментной) кромкой и рифленым ободком. Считается, что круг с разрезной кромкой лучше подходит при сухой обработке ввиду того, что удаление пыли из зоны резания воздушным потоком через прорези осуществляется более эффективно, в то время как наличие спиральных треков на диске со ступенчатым ободком лучше способствует ускорению потока СОЖ.

Для шлифовки поверхностей применяют алмазные чашки, на рабочей стороне которых имеются выступы, поверхности которых лежат в одной плоскости. С одной стороны, такая конфигурация уменьшает площадь контакта и, соответственно, снижает нагрев от трения. С другой, воздушные промежутки между сегментами способствуют эффективному удалению снятых частиц материала. Есть несколько конфигураций сегментов чашек, не имеющих принципиальной разницы, но отличающихся эффективностью удаления различного отработанного материала из зоны шлифовки.

Как правило, основание у чашек жёсткое, однако также достаточно распространены так называемые черепашки, у которых на гибкой основе закреплены многочисленные сегменты. Такого инструмента имеется очень большое количество разновидностей, отличающихся составом связки, размером алмазного зерна и конфигурацией сегментов, причём каждый отдельный тип черепашек предназначен для работы с определённым типом камня со строгим ограничением режимов обработки.

Сверлильные коронки — третий распространённый тип алмазных инструментов, предназначенный для изготовления проходных каналов в твёрдых массивах безударным методом. В зоне напыления коронка имеет эффективный диаметр, который на несколько миллиметров превышает внешний габарит стакана, за счёт чего образуется зазор для отвода пыли и извлечения керна. Кромка коронок может быть сегментной по аналогии с режущими дисками, что позволяет увеличить скорость вращения инструмента и повысить производительность сверления при равном усилии подачи.

Применение с ручным инструментом

Наиболее важным прикладным значением алмазного инструмента считается его использование для обработки изделий из камня, демонтажа бетонных конструкций и изготовления технологических каналов. В этих целях оптимально применять ручной электроинструмент, используя преимущество высокой мобильности в ущерб точности обработки.

Не всякий ручной шлифовальный инструмент подходит для применения оснастки с алмазными режущими кромками. Из всего ряда требований к конструкции есть два наиболее важных: возможность регулировки скорости вращения шпинделя и наличие приспособлений для хвата обеими руками. Так, обычные «болгарки» для шлифовальных работ использовать не получится, только специальные УШМ с развитой передней рукоятью и регулировкой оборотов, в некоторых случаях может требоваться штатное устройство подачи СОЖ. Резку с помощью болгарок осуществлять можно, однако при этом следует выбирать сегментные алмазные диски в точном соответствии с частотой вращения инструмента. Крепление у всех алмазных расходников для ручного инструмента стандартизировано: отверстие 22,2 мм для дисков и резьба 14 мм для чашек.

Для сверления используют тяжёлые безударные дрели или перфораторы, имеющие механизм отключения ударного механизма. Мощность инструмента выбирается в соответствии с диаметром коронок, однако, как правило, не менее 1,5 кВт. Практически вся оснастка для алмазного сверления имеет круглый или граненный хвостовик толщиной не менее 8 мм для зажатия в трёхкулачковом патроне. При сверлении допускается использовать обильное жидкостное охлаждение рабочей зоны ввиду значительной удаленности от нее электропривода, однако подача жидкости должна осуществляться безнапорным методом.

Применение

Алмазные инструменты подходят для обработки следующих материалов:

• Карбидный сплав
• Твердые или абразивные неметаллические материалы, например, камень, бетон, асфальт, стекло, керамика, драгоценный камень и полупроводниковые материалы.
• Цветные металлы, такие как алюминий, медь и их сплавы, а также некоторые мягкие, но прочные материалы, такие как резина и смола.

Поскольку алмазы могут реагировать с Fe, Co, Ni, Cr, V при высоких температурах, возникающих в процессах шлифования, обычно алмазные инструменты не подходят для обработки сталей, включая обычные стали и различные вязкие легированные стали, в то время как другой сверхтвердый инструмент, кубический Инструмент из нитрида бора (CBN) подходит для обработки сталей. Инструменты, изготовленные из обычных абразивов (например, корунда и карбида кремния), также могут справиться с этой задачей.

Алмазные инструменты используются в следующих областях:

• Геологическая или проектная разведка : часто используются алмазные геологические буровые коронки, алмазные буровые коронки и алмазные тонкостенные буровые коронки. В основном буровые долота с PCD используются в нефтегазовой и горнодобывающей промышленности.
• Обработка камня : алмазные дисковые пилы, алмазные многопильные станки, алмазные ленточные пилы используются для пиления мрамора, гранита и других каменных блоков. Алмазные канатные пилы используются в каменоломнях для обработки необработанных каменных блоков. Фасонные алмазные инструменты используются для обработки камня определенной формы. Алмазные полировальные диски на полимерной связке используются для полировки камня.
• Строительство : алмазные пилы среднего или малого размера, алмазные коронки и некоторые алмазные шлифовальные или полировальные инструменты часто используются при ремонте дорог, реконструкции зданий и обработке строительных материалов.
• Деревообработка : Полы из композитного ламината широко используются. Его можно носить как камень. При его обработке используются полотна циркулярной пилы из PCD, профилирующая фреза, спиральные сверла и другие алмазные инструменты.
• Обработка автозапчастей : режущие инструменты из PCD и PCBN используются для удовлетворения требований к высокой эффективности и малым отклонениям в обработке в этой области.
• Обработка IT и бытовой техники : для резки кремниевых пластинок используются высокоточные супертонкие алмазные отрезные круги. Алмазные шлифовальные круги на полимерной связке используются для обработки керамики в оптоволоконной промышленности.
• Обработка инженерной керамики : Техническая керамика широко используется во многих отраслях промышленности. Они обладают свойствами высокой ударной вязкости, высокой твердости, жаропрочности. Для их обработки разработаны высокопрочные и долговечные алмазные шлифовальные круги.
• Обработка твердосплавных инструментов и других механических инструментов : алмазные инструменты используются для достижения высокой точности и эффективности обработки.

Помимо перечисленных выше, существуют и другие области применения алмазных инструментов, например, в медицине венесуэльский ученый Умберто Фернандес Моран изобрел алмазный нож для использования в деликатных операциях в 1955 году.

Помимо использования в качестве абразива из-за своей высокой твердости, алмаз также используется для изготовления других продуктов благодаря своим множеству других хороших свойств, таких как высокая теплопроводность, низкий коэффициент трения, высокая химическая стабильность, высокое удельное сопротивление и высокие оптические характеристики. Эти области применения включают покрытия подшипников и компакт-дисков, действующие как линзы и термисторы, изготовление высоковольтных переключателей и датчиков и т. Д.

Маркировка — условные обозначения

Абразивные круги имеют специальную маркировку в виде надписей и/или цветных меток и содержит:

Тип круга

В теории должно быть цифровое обозначение:

• 1- прямой профиль,
• 41 — диски отрезные,
• 42 — диски с утопленным центром.

Но на практике это будет надпись на русском и/или английском языках: «cut-off wheel»-отрезной круг, grinding wheel — шлифовальный круг, лепестковый круг.

Размеры круга

• На сайте производителя(см. таблицу ниже) указано так:
• D — наружный диаметр,
• T — высота,
• H — диаметр отверстия.

Однако на практике как правило будет следующий формат: наружний диаметр х толщина х внутренний диаметр.

Или даже как то так:

Материал для обработки которого предназначен диск

Обозначается надписью на круге («metal» или «steel» – для обработки металла, «concrete» – для работы с бетоном), цветной меткой (синий – сталь, зеленый – бетон).

Также иногда дополнительно наносится графическое изображение материала, которое избавляет нас от необходимости лишний раз вчитываться в надписи.

На круге показанном картинке выше надпись metal и изображение листового металла, металлической трубы, кровельного металлического листа и швеллера наглядно демонстрируют материал, который допустимо обрабатывать.

Зернистость. Размеры абразивных частиц

Данный параметр указывается на круге в условных единицах и обозначает фракцию абразива исходя из международных стандартов маркировки.

Также здесь возможны вариации от одной редакции ГОСТа к другой.

Максимальное число оборотов, при которых можно использовать диск

Диапазон варьируется в пределах от 6 600 до 13 300 оборотов в минуту. Важный параметр! Если им пренебречь, то круг во время работы может разлететься на отдельные фрагменты.

Класс точности

АА, А и Б. АА — высокая точность геометрических параметров А — Промежуточный вариант. Б- для менее ответственных операций.

Срок годности

Срок годности наносится производителем на металлическую часть посадочного отверстия с внешней стороны. Дата истечения — это дата изготовления плюс 3 года. Квартал указывается буквой V. Число указывает на месяц.

Пиктограммы безопасности

Догадываюсь, что до них никому нет дела, однако помимо банального «надевайте наушники» может быть нанесено что-нибудь действительно стоящее. Например — не использовать для торцевого шлифования.

Отрезной круг размером 125мм, толщиной 2мм, посадочным отверстием 22,23мм, изготовлен с использованием шлифовального зерна электрокорунда нормального, зернистость Р36. На бакелитовой связке с наличием упрочняющих элементов.

Принцип работы инструмента

Хвостовик вставляется в конусное отверстие шпиндельного механизма координатно-расточного станка. Для точной работы без вибрации хвостовая часть головки должна в точности повторять контуры шпинделя. После монтажа хвостовая часть фиксируется штатным винтом станка. Согласно требованиям технологии обработки заготовку необходимо тщательно зафиксировать в неподвижном положении во избежание смещения во время расточных работ. Такое положение позволяет головке точно выполнять свои функции с минимальным риском получения брака.

При обработке небольших отверстий, диаметр которых не превышает 40 мм, положение резцов регулируется только перемещением ползуна.

Классификация по назначению

Чисто условно все многообразие электроинструмента можно разбить на 4 далеко не маленьких группы по выполняемым ими действиям-операциям:

1. Высверливающие отверстия различного диаметра, калибра, а также электромеханические, нарезающие резьбу различного типа. К примеру, самые популярные инструменты этого класса – шуруповерты, дрели, резьборезы, перфораторы.
2. Оформляющие сложные торцы, кромки. Выполняют операции по фрезерованию, строганию, пилению, шлифованию. Среди этого класса самым популярным устройством является болгарка, которая как универсальный инструмент применяется для выполнения различных сложных, а также простых операций.
3. Выравнивающие, затирающие, а также шлифующие поверхность. Например, различные напильники, штроборезы, шлифо-полировальные машины, рубанки относятся к этому большому классу.
4. Вспомогательные, основная функция которых дополнить недостающие функции основного используемого инструмента. К этой категории относятся, например, строительные фены, миксеры, пылесосы, пистолеты для пайки.

Однако весь существующий электроинструмент можно разделить на профессиональный и бытовой. Отдельной группой стоит полупрофессиональный инструмент, который имеет меньше функций, более компактен, мобилен, чем его полноценный родственник.

Алмазная обработка на стационарном оборудовании

Наиболее технологичный метод использования алмазного инструмента — в качестве станочной оснастки. К таковому можно отнести как тяжёлые шлифовальные и отрезные станки, так и специальные установки с ограниченной мобильностью. Примером последних являются дорожные резаки, предназначенные для кроения асфальтобетонного полотна с применением дисков диаметром свыше 400 мм и кондукторы для алмазного сверления.

Основные преимущества стационарного оборудования — высокая точность, которая обеспечивается жёсткой станиной и механизмом автоматической подачи, а также возможность неограниченного использования СОЖ. Благодаря этим двум обстоятельствам существенно повышается эксплуатационный ресурс кромок и чистота обрабатываемых поверхностей. Нельзя не упомянуть о повышенном удобстве работы и безопасности: оператор машины меньше утомляется ввиду того, что нет нужды крепко удерживать инструмент обеими руками.

На стационарных шлифовальных станках могут использоваться алмазные камни с металлической, керамической и эластичной полимерной связкой. Как правило, такую оснастку применяют для доведения кромок режущего инструмента или тонкой обработки граней на изделиях из ценных горных пород. В таких случаях твёрдость алмазного зерна особенно выгодна, ведь снятие частиц инструментальной стали или природного камня происходит без перегрева заготовки, а значит без необратимой потери материалом своих свойств.

Возможные проблемы при резке алмазными дисками и рекомендации по их устранению

В таблице приведены самые распространенные причины появления проблем при резке алмазными дисками.

Проблема	Причина	Рекомендации
	ОТРЫВ СЕГМЕНТА	Подвижная (незакрепленная) арматура.	Использовать диски с лазерной сваркой сегментов. Использовать диски с увеличенным количество сегментов.
Перегрев из-за недостаточного охлаждения.	Увеличить скорость подачи воды или охлаждающей жидкости.
«ОБУГЛИВАНИЕ»	Перегрев из-за недостаточного охлаждения.	Увеличить скорость подачи воды или охлаждающей жидкости.
	ДИСК НЕ РЕЖЕТ (проскальзывает)	Диск не соответствует материалу. Связка алмазной части сегментов слишком твердая для данного материала.	Использовать диски, предназначенные для резки данного материала.
Сегменты «засалились».	Обнажить новый слой алмазов выполнив резку абразивного диска или блока мягкого бетона.
Недостаточная мощность двигателя, что не позволяет диску работать должным образом.	Использовать диск, соответствующий мощности двигателя или использовать оборудование большей мощности.
	НЕРАВНОМЕРНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ СЕГМЕНТОВ	Нарушена плоскостность диска или повреждено посадочное отверстие диска.	Выполнить дефектовку и устранить биение диска. Если сам диск в хорошем состоянии, пересверлить посадочное отверстие.
Изношенные подшипники вала двигателя.	Заменить подшипники.
ДЕФОРМАЦИЯ ПОСАДОЧНОГО ОТВЕРСТИЯ	Диск плохо закреплен	Проверить крепление диска. При необходимости заменить болты.
	СЛИШКОМ БЫСТРЫЙ ИЗНОС СЕГМЕНТОВ	Диск не соответствует материалу.	Использовать диск, соответствующий материалу.
Выбран неправильный режим резки.	Изменить скорость вращения вала двигателя.
Недостаточное охлаждение сегментов.	Увеличить скорость подачи воды или охлаждающей жидкости.
	ТРЕЩИНЫ СЕГМЕНТОВ	Слишком высокое давление диска на материал при резке.	Обеспечить равномерное давление и ровный ход диска при резке.
Диск не соответствует материалу.	Использовать диск, соответствующий материалу.
	ТРЕЩИНЫ КОРПУСА ДИСКА	Связка сегмента слишком твердая для разрезаемого материала.	Использовать диск, соответствующий материалу.
Слишком высокое давление диска на материал при резке.	Обеспечить равномерное давление и ровный ход диска при резке.
Недостаточное охлаждение диска. при мокрой резке или недостаточное время для остывания при сухой резке.	Увеличить расход воды при мокрой резке или увеличить длительность перерывов для остывания диска при сухой резке.