Diamant & CBN

Diamantové a CBN nástroje si našly v nejrůznějších odvětvích průmyslu své uplatnění a nezastupitelnost. Tyto nástroje mají nejen vysoký brousící účinek, ale zároveň vykazují přesné broušení. Navíc je možné vyrobit nástroje nejrůznějších tvarů, často schopných spojit několik pracovních operaci do jedné, a to se zajištěním jejich tvarové stálosti po celou dobu broušení.

Vývoj technologií lidské činnosti stále více vyžaduje kvalitnější a odolnější materiály. Materiály s vysokou tvrdostí, houževnatostí a pružností a jejich nejrůznější povrchové úpravy, dále materiály nekovové z různých pojidel a s různými plnidly, materiály s nízkou tepelnou stálostí, materiály měkké, materiály křehké a nakonec vzájemná kombinace všech těchto materiálů dohromady kladou na opracování vysoké nároky.

Kdy použít diamant a kdy CBN?

Základním rozdělením diamantu a CBN je jejich řezná účinnost břitů. U diamantu dochází při broušení k odlamování jemných šupinek. Po odlomení se na zbylém zrnu vytvoří nový ostrý břit. Dá se říci, že diamantový nástroj je stále ostrý, a tím vykazuje stále vysoký brusný účinek. Oproti tomu CBN se tupí tím, že jeho břit se zakulacuje, čímž jeho účinnost břitu klesá. Z toho lze usoudit, že lepší pracovní účinnost vždy vykazuje diamant.

U diamantu dochází při opracování obrobků vyrobených z nízkouhlíkatých ocelí, nebo i některých ocelí vyšších tříd a při zvýšené teplotě, k pevnému nalepování obrusu na povrch brusného kotouče. Při broušení tímto kotoučem potom vznikají velké rázy, které mohou poškodit obrobek, nástroj i stroj. Takto poškozený nástroj se nechá zchladit a nánosy nalepené ocele se odstraní. Praxí se osvědčilo, po dobu nezbytně nutnou, přiložení karborundu. V těchto případech je vhodné použít CBN nástroje, které tímto problémem netrpí.

Diamant je mimo jiné vhodné použít k opracování těchto materiálů:

• slinutý karbid (tvrdokov)
• sklo, keramika, porcelán
• sklolaminát, sklotextit, textit, …
• diamant, korund, drahokamy, polodrahokamy, …
• mramor, žula, …
• ferity, uhlík, brzdové obložení, …
• pryž, pryž s různými plnivy (ocel, sklo, písek, …)
• plastické hmoty plněné skelnými nebo uhlíkovými vlákny, pískem, neželezné kovy, …

CBN se používá k opracování těchto materiálů:

• nízkouhlíkové oceli
• tepelně zpracovaná nástrojová a rychlořezná ocel
• ohnivzdorné oceli na bázi kobaltu nebo niklu
• vysokolegovaná ocel, nerezová ocel, ocel pro kuličková ložiska, …

Pracovní podmínky použití diamantových a CBN nástrojů

Dále uvedené podmínky je vhodné dodržovat, neboť jejich zanedbání vede k velkému snížení životnosti, v krajním případě k okamžitému zničení abrazivní vrstvy. Při používání diamantových nástrojů s galvanickou vazbou je třeba se vyvarovat především tepelného zatěžování. Vedle úměrného přítlaku a posunu při broušení je dobré nástroj intenzivně chladit. Chlazení má navíc pozitivní vliv na kvalitu povrchu obrobku, umožňuje použití vyšších brusných výkonů, snižuje náchylnost nástroje k zanášení broušeným materiálem. K chlazení může být použito jakéhokoli chladícího média (voda, diol apod.). Teoretická optimální obvodová rychlost se pro tyto nástroje pohybuje u diamantu v rozmezí 18 – 30 m/s a u CBN 30 – 35 m/s. Praxí odzkoušené rychlosti se však běžně pohybují v nižším rozmezí 4 – 20 m/s a 6 – 30 m/s podle typu materiálu obrobku. Axiální a radiální házivost nesmí být vyšší než 0,03 mm. Tuhost vřetene a ostatních částí stroje by měly být co největší tak, aby se chvění nástroje snížilo na minimum. Stejně tak upevnění obrobku musí být dostatečně tuhé.

V praxi je však běžné v řadě aplikací ruční broušení a broušení méně tvrdých a houževnatých materiálů bez chlazení. Za těchto podmínek je nutné používat nižší obvodové rychlosti tak, aby nedocházelo k přehřívání nástroje. Je nutné upozornit na některé materiály - sklolaminát, sklotextit (pertinax) a plasty, které teplo vzniklé z broušení odvádějí jen velmi málo nebo téměř vůbec. Toto teplo se potom koncentruje v brusném nástroji. Přehřátí nástroje potom vede k nalepování obrusu na samotný nástroj, a tím zvyšování tření a teploty. Nakonec vysoká teplota může vést k úplnému zničení nástroje, i když opracováváme relativně měkké materiály.

Přepočtová tabulka na
obvodovou rychlost

Přehled drsností obrobku k použité
zrnitosti diamantu nebo CBN