: +86 15874211461
Szybka odpowiedź: Do materiałów żelaznych — stali hartowanej, HSS, stali narzędziowej i matrycowej, żeliwa, stali łożyskowej i stali na koła zębate — używaj ściernicy CBN (regularny azotek boru). Do ogólnych prac precyzyjnych zacznij od spoiwa ceramicznego (witryfikowanego), ziarna B91–B126 i koncentracji 100–125%; do chłodnego szlifowania narzędzi wybierz spoiwo żywiczne, a do dużego ubytku i długiego zachowania kształtu — spoiwo metalowe. Nigdy nie szlifuj stali diamentem.
Powiązane lektury: Dobór ściernicy CBN do stali hartowanej, HSS i żeliwa · Porównanie spoiw ściernic CBN · Ziarno i koncentracja CBN.
Co to jest ściernica CBN?
CBN to regularny azotek boru, syntetyczne superścierniwo wprowadzone do produkcji pod nazwą Borazon. To drugi najtwardszy materiał stosowany przemysłowo po diamencie; jego twardość w skali Knoopa wynosi około 4500–4700 kg/mm² w zależności od gatunku kryształów. Dla szlifowania ważniejsze jest jednak to, że CBN jest chemicznie stabilny wobec żelaza w normalnych temperaturach szlifowania — czyli dokładnie tam, gdzie zawodzi diament.
Ściernica CBN jest kompozytem: cienka warstwa robocza ziaren CBN osadzonych w spoiwie na korpusie aluminiowym, stalowym lub bakelitowym. Korpus przenosi obciążenie i moment wrzeciona, a warstwa robocza tnie. Zachowanie ściernicy określają więc cztery elementy: gatunek ścierniwa, spoiwo, wielkość ziarna i koncentracja. Kształt i jakość korpusu decydują, czy to zachowanie dokładnie trafi w przedmiot obrabiany.
| Właściwość | CBN (Borazon) | Diament |
|---|---|---|
| Twardość | Bardzo wysoka, ustępuje tylko diamentowi | Najwyższa ze wszystkich ścierniw |
| Przedmioty żelazne | Właściwy wybór — chemicznie stabilny wobec żelaza | Nieodpowiedni — węgiel reaguje z żelazem |
| Przedmioty nieżelazne | Zwykle nieopłacalny | Właściwy wybór — węglik, ceramika, szkło, grafit |
| Zachowanie termiczne | Znosi wyższe temperatury szlifowania | Grafityzuje w wysokiej temperaturze, szczególnie w powietrzu |
| Typowe zastosowania | Stal hartowana, HSS, żeliwo, szlifowanie łożysk i kół zębatych | Narzędzia z węglika, ceramika, optyka, płytki, kompozyty |
Wartości orientacyjne; zachowanie konkretnego gatunku zależy od typu kryształu, powłoki i spoiwa.
Dlaczego CBN to ścierniwo do materiałów żelaznych
W temperaturach szlifowania węgiel z diamentu rozpuszcza się w żelazie i tworzy węglik żelaza. Powierzchnia diamentu grafityzuje, ziarno szybko tępieje, a ściernica przestaje ciąć na długo przed wykonaniem użytecznej pracy. CBN nie reaguje w ten sposób z żelazem, dlatego zachowuje ostrą krawędź skrawającą na stali i żeliwie. To najważniejsza zasada doboru w szlifowaniu superścierniwami.
Zasada graniczna — diament nie może szlifować stali
CBN stosuj do stali, stali hartowanej, żeliwa, HSS i innych stopów żelaznych. Diament stosuj do węglika spiekanego, ceramiki, szkła, krzemu, szafiru, ferrytu, grafitu i kompozytów. Diament na stali zużywa się nieprawidłowo i może zniszczyć zarówno ściernicę, jak i część. W częściach mieszanych szlifuj każdą cechę właściwym ścierniwem.
Nadstopy na osnowie niklu i kobaltu są przypadkiem złożonym. CBN jest szeroko stosowany, zwłaszcza w spoiwie ceramicznym do szlifowania pełzającego i kształtowego, ale niektóre stopy są tak ścierne i chemicznie agresywne, że optymalne może okazać się ścierniwo ceramiczne albo konkretny gatunek CBN. Zalecenia dostawcy traktuj jako punkt wyjścia i potwierdź je próbą na swojej maszynie.
Rodzaje spoiw ściernic CBN
Spoiwo decyduje o utrzymaniu ziaren, porowatości, wydzielaniu ciepła i sposobie konserwacji ściernicy. Cztery rodziny spoiw obejmują większość prac przemysłowych.
| Spoiwo | Charakter | Najlepsze do | Ograniczenia |
|---|---|---|---|
| Ceramiczne (witryfikowane) | Szkliwo-ceramiczne, sztywne, porowate, samoostrzące | Precyzyjne szlifowanie płaskie, walcowe, wewnętrzne, kół zębatych i kształtowe; zachowanie kształtu przy chłodnym cięciu | Kruche; wymaga obfitego chłodziwa; wrażliwe na szok termiczny i uderzenia |
| Żywiczne | Żywica fenolowa, lekko elastyczne, łatwe w obciąganiu | Szlifowanie narzędzi i frezów, rowki wiórowe i wcięcia, ogólne wykańczanie | Niższe zachowanie kształtu i odporność na ciepło; szybciej zużywa się pod dużym obciążeniem |
| Metalowe | Spiekany brąz lub osnowa kobaltowa, bardzo wytrzymałe | Duży ubytek, szlifowanie pełzające, długa żywotność kształtu, produkcja wielkoseryjna | Trudne w obciąganiu; pracuje goręcej; wymaga sztywnej maszyny i dobrego chłodziwa |
| Galwaniczne | Pojedyncza warstwa ziaren na galwanizowanym trzpieniu lub obrzeżu | Cienkie profile, prace wewnętrzne, punkty montowane, małe narzędzia kształtowe | Tylko jedna warstwa; nie można odtworzyć profilu; żywotność kończy się wraz ze stępieniem ziaren |
Szczegółowe porównanie, wraz z zasadami doboru według operacji, znajduje się w przewodniku po spoiwach ściernic CBN. Jeśli zastosowanie dotyczy precyzyjnych kół zębatych lub łożysk, przewodnik po ściernicach ze spoiwem ceramicznym omawia porowatość, strukturę i obciąganie w większym zakresie.
Wielkość ziarna: skala FEPA B
Ziarno CBN zwykle określa się w skali FEPA B, gdzie wyższy numer oznacza grubsze ziarno. Liczba jest nominalną medianą wielkości w mikrometrach, a nie maksymalnym rozmiarem cząstki. Grube ziarna szybko usuwają materiał i pozostawiają bardziej chropowatą powierzchnię; drobne poprawiają wykończenie i jakość krawędzi, ale łatwiej się zalepiają i usuwają mniej na przejście.
| Ziarno FEPA B | Nominalna mediana | Typowa rola |
|---|---|---|
| B181–B251 | ~180–250 µm | Ciężkie zgrubne, duży naddatek, stale miękkie do średnich |
| B126–B151 | ~125–150 µm | Zgrubne i półwykańczające szlifowanie produkcyjne |
| B91–B107 | ~90–106 µm | Uniwersalny punkt wyjścia do stali hartowanej |
| B64–B76 | ~63–75 µm | Wykańczanie i szczegóły kształtu |
| B46–B54 | ~45–53 µm | Drobne wykończenie, bieżnie łożysk, boki zębów |
| B25–B36 | ~25–35 µm | Wykańczanie precyzyjne, małe promienie kształtu |
| B15–B20 | ~15–20 µm | Bardzo drobne wykończenie, przejścia polerujące |
Wielkości są nominalnymi oznaczeniami FEPA; rzeczywisty gatunek i rozkład wielkości potwierdź u producenta ściernicy. Przy porównywaniu wartości FEPA, mesh i mikronów użyj konwertera wielkości ziaren diamentu i CBN.
Koncentracja: ile CBN znajduje się w warstwie
Koncentracja opisuje, ile superścierniwa jest upakowane w warstwie roboczej. Koncentracja 100 odpowiada około 4,4 karata na cm³ objętości warstwy (około 0,88 g/cm³), a pozostałe wartości skalują się proporcjonalnie. Wyższa koncentracja daje więcej punktów skrawania w łuku styku, co zwykle zwiększa wydajność usuwania i żywotność kształtu, ale zmniejsza udział spoiwa i przestrzeń na wióry.
| Koncentracja | Zachowanie | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|
| 75% | Swobodne cięcie, więcej spoiwa i porowatości w jednostce objętości | Drobne wykańczanie, delikatne profile, maszyny o małej mocy |
| 100% | Zrównoważony uniwersalny punkt wyjścia | Szlifowanie płaskie, walcowe i narzędzi |
| 125% | Więcej krawędzi skrawających, lepsza żywotność kształtu | Szlifowanie produkcyjne, boki zębów, bieżnie łożysk |
| 150% | Duży ubytek i silne zachowanie kształtu | Ciężkie usuwanie materiału, szlifowanie pełzające, małe pola styku |
| 175–200% | Maksymalna gęstość punktów skrawania, mniejszy udział spoiwa | Specjalne zastosowania o dużym obciążeniu lub wąskim profilu; potwierdź u producenta |
Koncentracja i ziarno wzajemnie na siebie oddziałują. Drobne ziarno przy wysokiej koncentracji może pozbawić spoiwo miejsca na wióry i chłodziwo, powodując zalepianie i przypalenia. Grube ziarno przy niskiej koncentracji może nie utrzymać kształtu. Przewodnik po ziarnie i koncentracji omawia te kombinacje.
Prędkość ściernicy i chłodziwo
Prędkość jest zawsze punktem wyjścia, nie uniwersalnym ustawieniem. Ściernice CBN ze spoiwem ceramicznym pracują zwykle w zakresie 25–45 m/s, a systemy wysokiej prędkości powyżej tego zakresu, jeśli ściernica, wrzeciono, osłona i uchwyt są do tego przystosowane. Spoiwo żywiczne preferuje zwykle 20–35 m/s; metalowe 25–45 m/s; narzędzia galwaniczne 20–40 m/s. Maksymalna prędkość oznaczona na ściernicy jest ograniczeniem, nigdy celem.
| Parametr | Typowy punkt wyjścia | Uwagi |
|---|---|---|
| Prędkość obwodowa, CBN ceramiczny | 25–45 m/s | Wyższe prędkości sprzyjają produkcji i szlifowaniu kształtowemu, gdy system jest do tego przystosowany |
| Prędkość obwodowa, CBN żywiczny | 20–35 m/s | Niższa prędkość chroni żywicę i ogranicza przypalenia |
| Prędkość obwodowa, CBN metalowy | 25–45 m/s | Sztywność i podawanie chłodziwa są ważniejsze niż sama prędkość |
| Chłodziwo, ogólnie | Obfite, rozpuszczalne w wodzie 5–10% | Kieruj na łuk styku, nie na środek ściernicy |
| Chłodziwo, kształt i koła zębate | Olej czysty lub emulsja o wysokiej wydajności | Olej jest typowy do szlifowania kół zębatych ściernicą CBN ceramiczną |
| Filtracja | 20–50 µm ogólnie; 10 µm lub drobniej do prac precyzyjnych | Usuwaj drobiny powodujące rysy i zalepianie |
Prędkość, rodzaj chłodziwa, ciśnienie i przepływ potwierdź u producenta ściernicy i budowniczego maszyny. Chemia chłodziwa musi odpowiadać przedmiotowi obrabianemu oraz późniejszemu procesowi powlekania lub montażu.
Przypalenie to najczęstszy sposób awarii ściernicy CBN na stali hartowanej i zwykle jest problemem podawania chłodziwa, zanim stanie się problemem ściernicy. Sprawdź ustawienie dyszy, przepływ, ciśnienie, filtrację i stan powierzchni roboczej, zanim zmienisz specyfikację. Przewodnik po prędkości i chłodziwie omawia objawy przypalenia i sposoby ich usuwania.
Obciąganie i wyrównywanie
Wyrównywanie przywraca geometrię; obciąganie otwiera powierzchnię, aby świeże ziarna CBN wystawały ponad spoiwo. Ściernice CBN ceramiczne wyrównuje się zwykle nieruchomym diamentem jednopunktowym, ostrzem lub obciągaczem diamentowym obrotowym, a następnie kondycjonuje osełką korundową lub miękkim stalowym klockiem. Ściernice żywiczne obciąga się podobnie, ale lżejszymi przejściami. Spoiwo metalowe jest trudniejsze w obciąganiu i często wymaga rolki diamentowej, osełki SiC lub procesu elektrolitycznego. Narzędzi galwanicznych nie obciąga się w zwykłym sensie.
Obciągaj, gdy rośnie moc wrzeciona, pogarsza się wykończenie, ściernica się zalepia lub pojawia się przypalenie — nie tylko według sztywnego harmonogramu. Przewodnik po obciąganiu i wyrównywaniu podaje zalecenia dotyczące dosuwu, przesuwu i częstotliwości.
Gdzie stosuje się ściernice CBN
- Narzędzia skrawające: wiertła HSS, frezy trzpieniowe, rozwiertaki i gwintowniki; hartowana stal narzędziowa; niektóre przygotowanie krawędzi PCBN.
- Elementy łożysk: bieżnie pierścieni wewnętrznych i zewnętrznych, wałeczki i otwory w stali łożyskowej, gdzie wykończenie i żywotność kształtu są krytyczne.
- Koła zębate: szlifowanie kształtowe i ściernicą ślimakową kół nawęglanych, zwykle ściernicą CBN ceramiczną z chłodziwem olejowym.
- Matryce i formy: hartowane stale matrycowe, stemple i wkładki; CBN do stali, diament do wkładek z węglika.
- Motoryzacja: wałki rozrządu, wały korbowe, części przekładni, trzonki zaworów i elementy układu paliwowego.
- Hydraulika i precyzja ogólna: hartowane tuleje, suwaki, prowadnice i otwory wrzecion.
Prace związane z kołami zębatymi i łożyskami są na tyle specjalistyczne, że mają własny przewodnik: Ściernice CBN do szlifowania kół zębatych i łożysk.
Skuteczne zasady doboru
- Potwierdź, że przedmiot jest żelazny. Jeśli to węglik, ceramika, szkło lub grafit, zatrzymaj się i użyj diamentu.
- Wybierz spoiwo według operacji. Ceramiczne do precyzji i kształtu; żywiczne do chłodnego szlifowania narzędzi; metalowe do dużego ubytku i żywotności; galwaniczne do cienkich profili.
- Ustal ziarno na podstawie wykończenia i naddatku. Wystarczająco grube, by usunąć naddatek w założonym czasie cyklu, i wystarczająco drobne, by osiągnąć Ra bez drugiej ściernicy.
- Ustal koncentrację na podstawie pola styku i wymagań kształtu. Zacznij od 100–125%; wyżej dla wąskich profili i dużych obciążeń, niżej dla delikatnych krawędzi.
- Sprawdź możliwości maszyny. Moc wrzeciona, sztywność, przepływ chłodziwa, filtracja i maksymalna prędkość ściernicy muszą wspierać daną specyfikację.
- Próbuj na jednej cesze, nie na całej partii. Zmierz przypalenie, Ra, kształt i zużycie ściernicy, zanim zatwierdzisz proces.
Rozwiązywanie problemów w skrócie
| Objaw | Prawdopodobna przyczyna | Pierwsze działanie |
|---|---|---|
| Przypalenie lub kolory odpuszczania | Brak chłodziwa, zbyt duży dosuw, stępiona powierzchnia | Przywróć ustawienie i przepływ chłodziwa; obciągnij; zmniejsz dosuw |
| Zalepianie | Zbyt drobna lub zbyt twarda ściernica, słaba filtracja | Otwórz powierzchnię; grubsze ziarno lub niższa koncentracja; filtruj chłodziwo |
| Drgania | Niewyważenie ściernicy lub uchwytu, zbyt twarda ściernica, słabe podparcie | Wyważ i sprawdź bicie; zmniejsz kontakt; popraw sztywność |
| Krótka żywotność | Zbyt miękkie spoiwo do obciążenia, nadmierna prędkość, zanieczyszczone chłodziwo | Twardsze spoiwo lub wyższa koncentracja; sprawdź prędkość; oczyść chłodziwo |
| Słabe wykończenie | Stępiona lub zalepiona ściernica, złe ziarno, zbyt grube obciąganie | Obciągnij drobniej; użyj drobniejszego ziarna; sprawdź obciągacz |
| Utrata kształtu | Zbyt słaba koncentracja lub spoiwo, nadmierna głębokość obciągania | Wyższa koncentracja; mocniejsze spoiwo; lżejsze obciąganie |
Pełna sekwencja diagnostyczna znajduje się w przewodniku po rozwiązywaniu problemów ze ściernicami CBN.
Koszt, żywotność i współczynnik G
Ściernice CBN kosztują więcej niż ścierniwa konwencjonalne, dlatego użytecznym porównaniem jest koszt dobrej części, a nie cena ściernicy. Współczynnik G — objętość usuniętego materiału podzielona przez objętość zużytej ściernicy — jest zwykłą miarą efektywności. Publikowane wartości bardzo się różnią w zależności od procesu: ściernice korundowe często mieszczą się w jednocyfrowych do niskich kilkunastu wartościach, CBN żywiczny jest zwykle wyższy, CBN ceramiczny jeszcze wyższy, a CBN metalowy w szlifowaniu pełzającym może być wyższy. Są to pasma orientacyjne, nie gwarancje. Zmierz własny współczynnik G za pomocą kalkulatora ściernic diamentowych i CBN i porównaj całkowity koszt, w tym obciąganie, przestoje i braki.
Ściernica, która wytrzymuje dwa razy dłużej, ale przypala 2% części, nie jest tańsza. Ściernica zużywająca się nieco szybciej, która utrzymuje wykończenie i eliminuje operację polerowania, często jest.
