Ściernice diamentowe DIA i borazonowe CBN - jedna ściernica oferuje wiele możliwości

 

 

Jakie jest znaczenie fizyczne „dynamicznej twardości” dla ściernicy super-twardej diamentowej DIA lub borazonowej CBN ?

 

Należy pamiętać iż dynamiczna twardość ściernicy nie jest cechą materiałową, lecz efektem pracy ściernicy w ruchu obrotowym oraz jest wynikiem

oddziaływania sił odśrodkowych, jednostkowego czasu kontaktu ziarno–materiał, zmiany głębokości skrawania dla pojedynczego ziarna, zmiana sposobu

wykruszania ziaren ze spoiwa.

Zasada dynamicznej twardości odnosi się praktycznie do wszystkich typów ściernic zarówno o spoiwie żywicznym, hybrydowym, ceramicznym,

galwanicznym oraz metalowym.

 

Prędkość obrotowa Vobr ściernicy diamentowej lub ściernicy CBN wyrażona jest w obrotach na minutę ( obr/min lub 1/min lub RPM ).   Prędkość obwodowa Vc wyrażona jest w jednostce [m/s] i jest zależna od średnicy tarczy ściernej ( sposób przeliczenia RPM na m/s znajdziesz w naszym innym artykule ).   Należy pamiętać, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej ( RPM – obr/min ) ta sama ściernica diamentowa lub CBN zachowuje się jak „twardsza”.

Prędkość obrotowa V obr ściernicy diamentowej lub ściernicy CBN wyrażona jest w obrotach na minutę ( obr/min lub 1/min lub RPM ).

Prędkość obwodowa Vc wyrażona jest w jednostce [m/s] ( sposób przeliczenia RPM na m/s znajdziesz w naszym innym artykule ).

 

Należy pamiętać, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej ( RPM – obr/min ) ta sama ściernica żywiczna ( lub o innym typie spoiwa )

zachowuje się jak „twardsza”.

 

Podstawowa interpretacja technologiczna: 

 

Dla prędkości Vc = 10–15 [m/s]	Dla prędkości Vc = 20–25 [m/s]	Dla prędkości 30–35 [m/s]
- ściernica jest „miękka” dynamicznie, - zachodzi intensywne samo-ostrzenie, - spoiwo zużywa się szybciej, - ziarna DIA/CBN szybciej się kruszy - następuje większe zużycie.	- dynamiczna twardość ≈ nominalna twardość ( zaprojektowana twardość ściernicy), - stabilny proces,  - najlepszy kompromis dla chropowatości powierzchni Ra / T temperatury w strefie szlifowania  / G wskaźnik wydajności.	- zachodzi wyraźne utwardzenie pracy ściernicy, - mniejsze wykruszanie ziaren ściernych, - ograniczone samo-ostrzenie ściernicy, - większe ryzyko „szlichcenia / zalepiania” warstwy ściernej przy zbyt małym dosuwie, - lepsze trzymanie profilu ściernicy, - ryzyko miejscowego przegrzewania

 

✅ Wniosek praktyczny:

- podnosząc prędkość obrotową ściernicy diamentowej / CBN o spoiwie żywicznym ( ↑ ), zwiększasz jej dynamiczną twardość ( ↑ )

bez fizycznej zmiany stopnia twardości spoiwa.

- zmniejszając prędkość obrotową ściernicy diamentowej / CBN  ( ↓ ), zmniejszasz jej dynamiczną twardość ( ↓ ) bez zmiany stopnia twardości spoiwa.

 

To kluczowe wnioski mające praktyczne zastosowanie przy:

🔹 doborze twardości ściernicy,

🔹 przechodzeniu z obróbki zgrubnej lub pośredniej na wykańczającą lub odwrotnie,

🔹 poprawie i optymalizacji współczynnika chropowatości Ra,

 

🔹 zmianie wydajności lub trwałości ściernicy diamentowej.

 

---

 

 

Jaki wpływ ma „dynamiczna twardość” na chropowatość powierzchni Ra i zużycie ściernicy

super-twardej Diamentowej lub borazonowej CBN ?

 

Wykres po prawej stronie pokazuje ogólne powiązanie dynamicznej twardości ściernicy ( oś X  skala względna ) z chropowatością powierzchni Ra oraz zużyciem ściernicy diamentowej o spoiwie żywicznym przy szlifowaniu węglika spiekanego.   🔵 Chropowatość Ra [µm]        🟠 Zużycie ściernicy (skala względna)

 

 

🔗 Zależności fizyczne widoczne na wykresie
1️⃣  Dynamiczna twardość rośnie ( ↑ ) wtedy Ra maleje ( ↓ ).   Wzrost dynamicznej twardości ( prędkości obrotowej ściernicy): - mniejsze obciążenie pojedynczego ziarna ( większa trwałość ziarna), - stabilniejsze i skuteczniejsze mikro-skrawanie materiału, - mniejsze zużycie samego spoiwa żywicznego Efekt widoczny: - lepsza jakość powierzchni (niższa chropowatość Ra), - większa gładkość powierzchni obrabianej.	2️⃣ Dynamiczna twardość rośnie ( ↑ ) wtedy zużycie ściernicy maleje ( ↓ ).   Wyższa dynamiczna twardość: - ogranicza mikro wykruszanie ziaren w ściernicy, - zmniejsza abrazyjne zużycie samego spoiwa, - stabilizuje topografię czynnej powierzchni ściernicy.   Efekt widoczny: można osiągnąć wydłużoną trwałość i wydajność ściernicy

 

Uwaga:

⚠️ Punkt krytyczny – zbyt duża dynamiczna twardość ( choć wykres pokazuje korzystny trend ), w praktyce istnieje granica:

Hd > ~1,30 bardzo wysokie prędkości oraz mały dosuw:

- ryzyko „zaszlichcenia / zaklejenia się" powierzchni ściernicy i utrata własności ściernych ( własności skrawających ),

- pogorszenie wydajności ( ściernica traci efekt samo-ostrzenia, wzrasta tarcie pomiędzy ściernicą a materiałem ),

- lokalny silny wzrost temperatury i efekt przegrzewania / przypalenia materiału.

 

✅ Optymalny zakres dla procesu ( praktyka ) przy obróbce węglika spiekanego ( HM / VHM / Widia ) 

Dynamiczna twardość

Efekt:

a) 0,9 – 1,0 to szybsze zużycie, gorszy współczynnik chropowatości Ra

b) 1,05 – 1,20 ⭐ optymalna wartość chropowatości Ra + dodatkowo wyższa trwałość

c) > 1,25 ryzyko „zeszklenia” powierzchni ściernicy i utrata własności ściernych

 

Wniosek technologiczny i praktyczny

Dynamiczna twardość dla ściernicy jest kluczowym „łącznikiem” pomiędzy chropowatością Ra, temperaturą T i zużyciem ściernicy.

Można ją regulować samą prędkością obrotową, bez zmiany nominalnej twardości ściernicy - jedna ściernica oferuje wiele możliwości !