Koła ścierne diamentowe i CBN: spoiwo żywiczne, metalowe, ceramiczne i galwaniczne

Ściernice do szlifowania diamentów ze spoiwem na bazie żywicy zapewniają wyższy poziom wykończenia powierzchni i są idealne do precyzyjnego szlifowania twardych materiałów, takich jak karbidy, ceramika oraz szkło. Dzięki temu proces szlifowania jest bardziej efektywny, a ściernica sam się ostrzy. ściernice ze spoiwem na bazie metalu są bardziej wytrzymałe, dłużej zachowują swoją formę, więc nadają się do intensywnych procesów szlifowania oraz gdy wymagana jest duża ilość odjętego materiału; ponadto charakteryzują się lepszą przepustowością cieplną.

Rozmiar ziaren diamentu zależy od wymaganej jakości powierzchni oraz szybkości usuwania materiału. Grube ziarenka (30/40–60/80) są używane do grubego szlifowania i szybkiego usuwania materiału. Ziarenka średniej grubości (80/100–170/200) zapewniają balans między szybkością usunięcia materiału a jakością powierzchni. Delikatne ziarenka (200/230–500/600) dają doskonały jakość powierzchni, szczególnie w aplikacjach wymagających precyzji. Ultra-delikatne ziarenka (powyżej 800) są stosowane do uzyskania gładkiej, lustrzastej powierzchni.

Koncentracja diamentów odnosi się do ich ilości w matrycy spoiw tworzących materiał. Standardowa koncentracja (100) wynosi 4,4 karata na centymetr sześcienny. Wyższe stawki koncentracji (150–200) przyczyniają się do szybszego usuwania materiału oraz dłuższego okresu eksploatacji ostrza podczas procesów szlifowania. Niższe stawki koncentracji (50–75) są bardziej rentowne pod względem kosztów przy łagodniejszych zadaniach szlifowych i zapewniają chłodniejszą akcję cięcia. Optymalna koncentracja diamentów zależy od rodzaju używanego materiału, celu aplikacji oraz możliwości maszyny.

Standardowe ściernice z diamentem nie są zalecane do metali żelaznych (stal, żeliwo), ponieważ węgiel zawarty w diamentach reaguje z żelazem przy wysokich temperaturach, co powoduje szybkie wyścieranie ściernic. Do szlifowania stali zamiast nich należy używać ściernic z CBN (cubic boron nitride). Diamentowe ściernice można jednak stosować do metali nieżelaznych, takich jak aluminium, miedź i mosiąż, pod warunkiem odpowiedniego chłodzenia.

Średni okres trwania ściernicy szlifującej z diamentami znacznie się różni w zależności od zastosowania, materiału oraz warunków pracy. W optymalnych warunkach ściernica wysokiej jakości może służyć od 200 do 500 godzin. Na żywotność ściernicy wpływają takie czynniki, jak twardość obrabianego materiału, parametry szlifowania (prędkość, prędkość przesuwu, głębokość cięcia), jakość chłodziwa oraz stan maszyny. Regularne obciąganie i właściwe utrzymanie ściernicy mogą przedłużyć jej żywotność o 30–50%.

Do szlifowych kół diamentowych zaleca się używać chłodziwców rozpuszczalnych w wodzie lub syntetycznych chłodziwców. Te chłodziwce zapewniają doskonałe odprowadzanie ciepła oraz mycie powstałych odłomków. Unikaj chłodziwców na bazie ropy, ponieważ mogą poważnie uszkodzić strukturę łączącą elementy koła. Prędkość przepływu chłodziwca musi być wystarczająca, by wypełnić całą zonę szlifowania – typowo 15–25 litrów na minutę na cal szerokości koła. Aby uzyskać optymalne wyniki, koncentracja chłodziwca powinna utrzymywać się na poziomie 5–8%.

Tarcze szlifujące z diamentem są używane do obróbki nietłukących się materiałów, takich jak karbidy, ceramika, szkło, kwarc oraz półprzewodniki. Tarcze z CBN (cubic boron nitride) są przeznaczone do obróbki metali, w tym stali hartowanych, stali narzędziowych, stali wysokoszybkich oraz żeliwa. Diament charakteryzuje się większą twardością, ale reaguje chemicznie z żelazem przy temperaturach szlifowania. CBN natomiast zapewnia doskonałą termiczną stabilność do 1200°C oraz chemiczną inertność wobec żelaza.

Ściernice CBN ze spoiwem żywicznym zapewniają doskonałe wykończenie powierzchni i są idealne do precyzyjnego wykańczania stali hartowanych oraz stopów lotniczych. Ściernice CBN ze spoiwem ceramicznym oferują wyższe współczynniki usuwania materiału dzięki otwartej, porowatej strukturze, która zapewnia lepszy przepływ chłodziwa i usuwanie wiórów. Ściernice ceramiczne zachowują również swój kształt przez dłuższy czas i są preferowane do wielkoseryjnego szlifowania wałów korbowych, wałków rozrządu oraz bieżni łożysk.

Ściernice CBN ze spoiwem metalowym należy wybrać, gdy potrzebujesz maksymalnej żywotności ściernicy i zachowania profilu w ciężkich zastosowaniach, takich jak szlifowanie gwintów, kół zębatych oraz głębokie szlifowanie pełzające (creep-feed). Spoiwa metalowe zapewniają lepszą przewodność cieplną i sztywność. Ściernice CBN ze spoiwem żywicznym są lepsze do operacji wykańczających wymagających doskonałej jakości powierzchni (Ra 0,2 µm lub mniej) oraz chłodniejszego skrawania hartowanych stali narzędziowych.

Ściernice diamentowe z wypełnionym porowatym spoiwem posiadają trzy istotne zalety: (1) Wysoki tempo usuwania materiału dzięki otwartej, porowatej strukturze, która umożliwia efektywniejsze cięcie; (2) Doskonały przepływ chłodziwa przez porowaty spoiwo, zapobiegający uszkodzeniom cieplnym obrabianego elementu; (3) Samoostrzenie poprzez kontrolowaną degradację spoiwa, co gwarantuje stabilną wydajność cięcia. Są idealne do ogólnego szlifowania materiałów karbidowych i ceramicznych.

Do szlifowania narzędzi z węgliku tungstenowego najczęściej używane są ściernice diamentowe ze spoiwem na bazie żywicy, ponieważ zapewniają doskonałe wykończenie powierzchni oraz chłodniejszą procesję cięcia, co zapobiega powstaniu mikropęknięć. Ściernice diamentowe ze spoiwem metalowym charakteryzują się dłuższym okresem życia, szczególnie podczas faz szlifowania grubego. Ściernice diamentowe ze spoiwem witryfikowanym oferują najlepszą kombinację szybkości usuwania materiału i trwałości ściernicy podczas produkcyjnego szlifowania narzędzi z węgliku tungstenowego.