Алмазные головки

Выбор алмазной головки

Основными критериями подбора алмазного инструмента выступают:

• Концентрация алмаза (порошка или кристаллов) на поверхности рабочей части инструмента;
• Вид связи режущего материала к основе – стальному стержню.

Под концентрацией понимают отношение массы алмазного порошка к  массе связующего материала. Чем выше этот показатель (определяются в каратах (ct)) 1 карат = 0,2 грамма.

Кроме режущей способности концентрация определяет режущие свойства и износостойкость алмазного инструмента Его способность к самозатачиванию или восстановлению.

Большое значение имеет зернистость кристаллов алмаза. Чем она выше – тем более износостойким является инструмент. Но крупные кристаллы не позволяют выполнять чистовую (финишную) отделку и шлифовку. Поэтому в арсенале мастера всегда должен находится набор одинаковых по размеру и форме алмазных инструментов имеющих различную зернистость. Соответственно обработка производится путем последовательной замены инструмента от более грубой, к более мелкой фракции алмазных кристаллов.

Правила подбора концентрации алмаза в рабочем слое

Подбирая инструмент, следует руководствоваться следующими правилами:

Если поверхность контакта рабочей поверхности и обрабатываемого материала небольшая – выбирают алмазную головку с высокой концентрацией алмазов. Этим достигается повышенная износостойкость даже при длительной обработке и высоких нагрузках (скоростях вращения);

• Большая площадь контакта приводит к сильному нагреву рабочей поверхности. Для этого необходимо принимать меры к охлаждению. Используется специальная охлаждающая жидкость. Кроме этого снижают нагрузку (скорость вращения) инструмента. Это позволяет использовать рабочую поверхность с низкой концентрацией алмазов.

Обычно концентрация выражается в % к массе связующего материала и имеет шаг в 25% (от 25% до 150%). Возможно изготовление рабочих поверхностей с болеевысокой концентрацией, но только на заказ.

Применение охлаждающих жидкостей

Алмазный инструмент позволяет производить обработку материала на высоких скоростях вращения. Поэтому, даже при небольшой поверхности контакта происходит сильный разогрев как самой головки – это может повлечь разрушение связующего слоя, так и обрабатываемой поверхности. Особенно это критично в тех случаях, когда местный разогрев может привести к разрушению обрабатываемого материала (расплавлению, появлению трещин, ожогу). Большинство видов алмазных головок предназначено для работы с охлаждением. Для этого используют охлаждающую жидкость (эмульсию в концентрации 1-5%), которая подается в рабочую зону различными способами.

Это позволяет снизить износ самого инструмента и избежать «прижогов» на обрабатываемой поверхности.

Выбор связующего материала алмаза с телом инструмента

Весь алмазный инструмент изготавливается по одному принципу – на тело инструмента различной формы наносится слой связующего вещества в котором закрепляются алмазные кристаллы.

Виды связки с поверхностью инструмента:

Таких связующих материала три:

• Металлическая связка – в качестве удерживающего кристаллы используется металл;
• Гальваническая – на «тело» инструмента алмазо-никелевая пульпа наносится гальваническим способом – оседает за счет воздействия постоянного электрического тока;
• Органическая – связующим компонентом выступают эпоксидные смолы, каучуки, полимеры.

Металлическая связка - характеризуется высокой твердостью связки – кристаллы удерживаются прочно. Это позволяет производить обработку на высоких скоростях вращения инструмента, со значительными физическими нагрузками. Обработка производится быстрее. За счет высокой теплопроводности металла не происходит перегрева рабочей поверхности – тепло отводится по хвостовику инструмента к зажимному патрону.

Применяют инструмент с таким видом связи в следующих случаях:

• Для съема значительных слоев обрабатываемой поверхности (грубая обработка);
• Заточки сверл из твердых сплавов;
• Резки и обработки керамики и труднообрабатываемых материалов.

Гальваническая связка - характеризуется высоким выступанием кристаллов алмаза над поверхностью опорного металлического стержня. Удерживающим элементом выступает никель, который обволакивает кристаллы алмаза и в процессе обработки уходит в стружку. Толщина никелевого слоя обычно составляет 2/3 от размера зерна алмаза. Применение инструмента с таким видом связи облегчает вывод стружки с рабочей поверхности (сжатым воздухом) и дает возможность визуального контроля обрабатываемой поверхности.

Сфера применения инструмента с гальванической связью:

Резка и шлифование элементов для полупроводников (кремния, германия, ситала технического стекла);

Фактурная (художественная) обработка камня;

Изготовления ручного инструмента (доводки штампов) из твердых сплавов;

Органическая связка – имеет самые низкие показатели прочности удержания кристаллов алмаза на рабочей поверхности. Имеет низкие показатели теплопроводности, поэтому требует охлаждения эмульсией.

Зато позволяет использовать алмазные кристаллы самой мелкой фракции. Используется для:

• Чистовой обработки поверхностей;
• Чистового шлифования;
• Доводки деталей;
• Чистовой заточки инструмента;
• Нанесения рисок, шкал на измерительный инструмент.

Уход и правка алмазного инструмента

Даже алмаз в процессе эксплуатации постепенно разрушается. Поэтому необходимо по мере снижения производительности рабочей поверхности проводит профилактические работы по восстановлению режущей способности.

Для восстановления рабочих характеристик алмазоносного слоя применяют заточку на абразивных кругах без охлаждения. При этом зернистость абразивного круга на керамической связке должны быть на 1-2 номера выше зернистости алмазного инструмента.

Учитывают характер связки используемый в алмазном инструменте.

Для инструмента на органической связке применяются абразивные круги СМ-1-М1, а для правки алмазного инструмента на металлической связке – С1-СМ1.

Для снижения износа рабочей алмазной поверхности необходимо придерживаться следующих правил:

• При стационарной установке алмазного инструмента его не следует снимать до полного износа;
• Использовать только на оборудовании (станках) которые по норме точности предназначены для использования алмазного инструмента;
• Круги на металлической и гальванической связях обязательно применяют с охлаждающей жидкостью (при промышленном производстве);
• После окончания работы обязательно очищают рабочую поверхность алмазного инструмента: на органической связи – пемзой а на металлической бруском зеленого карбида кремния с размером зерна на 1-2 номера выше зернистости очищаемого инструмента.

Виды алмазных головок

Весь алмазный инструмент, рабочая поверхность которого нанесена на опорный металлический стержень и имеет  цилиндрическую форму принято называть головками. Они различаются по форме, которая и служит основанием для их классификации.

Головки:

• Сферические МГАш
• Обратноконусные МГАу
• Конические МГАк
• Пламевидные МГАсв
• Цилиндрические МГАц
• Эльборовые для координатной шлифовки МГШ
• Алмазные-диски МГАд
• Линзовидные МГАл
• Гравировальные головки
• Стоматологические буры
• Головки для косметологии

По форме режущей кромки алмазного инструмента они могут иметь иную маркировку

Маркировка по форме режущей кромки:

Головки алмазные сферические МГАш

Имеют форму шара.

Размеры головок, выпускаемых в России, имеют следующие размеры:

Сфера применения разнообразна.

Могут применяться для:

• Небольших обычно труднодоступных отверстий и щелей;
• Стоматологические буры;
• Для быстрой (грубой) обработки заусениц, края детали;
• Применяются для обработки любых видов материала: стекла, керамики твердых сплавов, феррита, графита, чугуна, условно подходят для обработки цветных металлов.

Головки алмазные обратноконусные МГАу

Характеризуются большим разнообразием форм

Размеры обратноконусных головок приведены в таблице:

Применяются так же, как и сферические, но могут использоваться и при других видах работ в зависимости от технологии обработки материала.

Головки алмазные конические МГАк

Могут иметь форму заостренного, усеченного или закругленного конуса.

Заостренная коническая головка

Усеченный конус

Со сферическим конусом

Размеры конических головок приведены в таблице:

Головки эльборовые для координатной шлифовки МГШ

Таблица размеров:

Алмазные-диски МГАд

Основная сфера применение – резка твердых материалов.

Алмазная головка-диск

Таблица размеров:

Головки алмазные линзовидные МГА

Сфера применения – обработка вогнутых и выпуклых поверхностей

Алмазная головка-сфера

Таблица размеров:

Использование алмазного инструмента в различных отраслях деятельности

В стоматологии

Практически все современное стоматологическое оборудование в основе своей имеет буры и с алмазным покрытием. Они применяются для сверления и обработки поверхности самого твердого вещества в организме человека – зубной эмали. По твердости она превосходит стекло. Поэтому обработка её бурами из твердых сплавов ведет к повышенному нагреву тканей, что может привести к их омертвению, сильному болевому синдрому.

Использование алмазных буров позволяет значительно снизить время контакта эмали зуба с поверхностью инструмента, снижает износ расходных материалов (буров).

Применяются только для лечения эмали. Не применяются при препарировании дентина, удалении пломб и амальгамы.

Скорость вращения стоматологических буров в турбинных аппаратах (приводятся в движение сжатым воздухом) составляет 300-500 тыс. об/мин, а в электрических 10-70 тыс. об/мин.

Обработка стекла

Стекло относится к категории твердых, плохо поддающихся обработке материалов. Алмазный инструмент, как никакой иной, подходит для работы с ним.

Виды работ могут быть самыми разнообразными:

• Резка;
• Шлифовка;
• Гравирование;
• Сверление;
• Растачивание;
• Волочения;
• Нанесения шкал, дифракционных решеток, сеток, лимбов.

Учитывая специфику материала – стекла чаще для сверловки гравировки, гранения применяется алмазный инструмент с металлической связью. Для шлифовки и полировки – с органической связью.

В ювелирной промышленности

Обработка драгоценных камней не мыслима без использования алмазного инструмента. Это связано с тем, что твердость большинства из них –сапфира, рубина, изумруда сопоставима с алмазом. А обработка бриллиантов вообще не может осуществляться никаким иным инструментов. При этом расход алмазов, содержащихся на рабочей поверхности головки, равен 1:1 к толщине слоя, снятому в процессе обработки. Износ инструмента происходит очень быстро. Но производство «безотходное»! Образующаяся алмазная пыль собирается и в дальнейшем используется при изготовлении нового алмазного инструмента.

В основном применяется при огранке, в редких случаях – при сверловке драгоценных камней.

Только обработанный драгоценный камень раскрывает всю красоту и неповторимую игру граней в лучах света.