Инструмент из эльбора – символ прочности и стойкости

Неоспоримой популярностью на обрабатывающих производствах пользуется алмаз. До определенного периода он считался незаменимой составляющей режущего инструмента. С развитием научно-технического прогресса на рынке абразивных и режущих материалов появился эльбор. Эльборовый инструмент не уступает по твердости и плотности своему конкуренту.

Особенности вещества эльбор

Графитоподобная модификация получена при нагревании бора и азота в одинаковых пропорциях при температуре 1700 — 1800°C и давлении от 8 до 12 ГПа в присутствии катализаторов. Технологию получения вещества разработали в Научно-исследовательском институте абразивов и шлифования во времена существования Советского Союза. Работа осуществлялась совместно с сотрудниками Ленинградского завода «Ильич». Отечественный материал получил аббревиатуру КНБ. Химическая формула вещества BN дает ему втрое название – боразон.

Виды эльбора, отличающиеся по цвету:

• Марки ЛКВ60 и В5 имеет желтые прозрачные кристаллы октаэдрической формы, синтезируемые в системе Li-B-N.
• Марки ЛКВ40 и ЛКВ50 образуются в присутствии Mg и N и содержат в кристаллической решетке избыток бора, который дает веществу черно-коричневый цвет.

Зарубежные аналоги боразона принято обозначать cBN.

Достоинства эльбора

Показатели твердости материала почти не уступают популярному природному минералу, в 3-4 раза превосходят абразивы карбида кремния и электрокорунда. Эльборовые зерна обладают повышенной износостойкостью, в процессе эксплуатации они долгое время сохраняют остроту.

Окисление зернистой поверхности боразона начинается при 1000 — 1200°C, у алмаза при 600-700°C. Инструмент на основе КНБ может работать при возникновении критических температур при шлифовании в жестких режимах. Термическая и химическая стойкость вещества позволяет выдерживать температурные нагрузки без преждевременного изнашивания абразивных зерен.

Алмаз подвергается быстрому изнашиванию при шлифовании сталей. Эльбор хорошо зарекомендовал себя при выполнении таких задач, не теряет своих прочностных характеристик. Материал инертен почти ко всем химическим элементам. Наряду с природным абразивом он не вступает в реакцию с кислотами и щелочами.

Промышленные способы производства позволяют получать боразон с необходимыми физическими и техническими свойствами в зависимости от назначения.

Инструмент из эльбора

Боразон применяется для изготовления отдельных элементов и составных частей шлифовальных машин, а также в качестве самостоятельного орудия для обработки поверхностей. По срокам эксплуатации эльборовый инструмент превосходит орудия из алмаза и других абразивов. Характерной особенностью КНБ является более мягкая шлифовка поверхностей.

Эльборовый круг

Шлифовальные круги из боразона производятся в соответствии с требованиями ГОСТ 24106- 80. В документе обозначены величины всех показателей качества. В его таблицах для каждой марки указываются следующая информация:

• относительная концентрация эльбора;
• степень твердости;
• предельные отклонения высоты круга;
• диаметр посадочного отверстия;
• ширина, высота;
• зернистость слоя.

Круги из эльбора маркируются с поочередным указанием данных параметров. Это облегчает выбор требуемого шлифовального круга.

В качестве ознакомительного материала о размерах и типах кругов можно использовать информацию ГОСТ 17123 — 79. Однако необходимо учитывать, что данный документ утратил силу в Российской федерации.

Маркировка абразивного инвентаря должна иметь следующие обозначения:

• тип, размеры;
• материал;
• зернистость абразивного слоя;
• твердость;
• рабочая скорость;
• концентрация эльбора;
• используемая связка.

На кругах диаметром больше 225 мм, перечисленная информация наносится на корпус. На инструменте меньшего диаметра присутствуют показатели первостепенной важности. Для продукции размером до 50 мм предусмотрено использование этикеток.

Корпус круга делают из металла или керамики. От используемого материала напрямую зависит максимальная скорость. Для металлического корпуса она составляет 125 м/с, керамического 60 м/с, метало-керамического 80 м/с.

Перед транспортировкой шлифовальный инструмент обворачивается упаковочным материалом для защиты абразивного слоя от повреждений, укладывается в коробки с прокладками, предохраняющими его от перемещения внутри.

Применение эльборовых кругов в зависимости от состава связок

Вещество, превращающее абразивные зерна шлифовального инструмента в однородную плотную массу, называется связкой. Для каждого вида обрабатываемого материала используется свой вид связующих элементов. Эти составляющие определяют, для какого вида работ предназначен шлифовальный инвентарь. Существует три основных типа связок.

• Органическая. На инвентарь с таким связующим веществом наносится маркировка в виде буквы «О». Данный вид наполнителя используют для производства кругов, предназначенных для заточки стального режущего инструмента, шлифования направляющих станин, плоского шлифования труднообрабатываемых сталей. Инструментом из боразона на органической связке проводят обработку стружечных канавок, прорезку пазов.
• Керамическая. Обозначается буквой «К» или латинской «V» . Эльборовые круги на данной связке применяются для шлифования высокоточных деталей из сталей и сплавов. Их используют при круглой внутренней и плоской обработке изделий с резьбой и зубцами, отверстий, дорожек малогабаритных прецизионных подшипников.
• Металлическая. Имеет маркировку в виде буквы «М». Походит для шлифовки резьбы с малым шагом, чистового хонингования сталей. Инструмент с таким типом вязки может использоваться для обработки деревянных, каменных, керамических и композитных поверхностей.

Круги из боразона могут применяться для выравнивания поверхности раскаленных и охлажденных металлов. Они подходят для финишной обработки изделий. Шлифование инструментом с любым видом вязки проводят с сухим охлаждением или с использованием жидкостей. В роли охладителя применяют воду, специальные эмульсии и индустриальное масло.

Преимущества эльборовых кругов

Октаэдрическая структура материала позволяет проводить обработку мягко и доводить шлифованные поверхности до зеркального состояния.

Преимущества:

• Структура боразона по твердости уступает только алмазу.
• Стоимость инвентаря из КНБ ниже, чем у кругов из природного минерала.
• Высокий уровень износостойкости за счет долгого сохранения остроты зерен.
• Стойкость к высоким термическим нагрузкам.
• Возможность шлифовать легированные стали со сложным химическим составом.

Перечисленные преимущества способствуют повышению спроса на данный инструмент в промышленности, станкостроении и машиностроении.

Эльборовый резец

Данный инструмент предназначен для снятия слоев поверхности с деталей. Форма резца может быть прямолинейной и радиусной. Углы заострения передней и задней кромок тоже разные.

Резцы из эльбора выпускаются длиной от 40 до 125 мм с шагом от 20 до 80 мм и более. Величина рабочей части режущего элемента определяет диаметр основы, имеет размеры от 10 до 40 мм. Толщина внутреннего стержня резца от 6 до 12 мм. Производятся массивные резцы для грубой обработки и коррекции формы детали. Технические характеристики описаны в ГОСТ Р 50302-92 или ГОСТ 13297-67.

Применение и преимущества эльборовых резцов

Данный инструмент предназначен для врезания, выполнения прохода при фрезеровании, точения деталей, шлифования на токарных и расточных станках, оборудовании с ЧПУ и встроенном в автоматические линии.

Форма режущих кромок и тип резца зависит от назначения, вида станков и обрабатываемого материала. Свойства резцов из боразона обязательно учитываются при выборе эффективного способа применения. Востребованность эльборовых резцов и вставок обеспечивают следующие преимущества:

• сохранность остроты во время эксплуатации;
• способность зерен к самозатачиванию;
• высокая режущая способность;
• стойкость к термическим нагрузкам, отсутствие прижогов обрабатываемой детали;
• удобный отвод снимаемой стружки;
• качество чистоты поверхности превышает класс точности алмазных резцов.

Благодаря этим достоинствам при работе инструментом из боразона появляется возможность выбора ускоренного режима операции. Это значительно повышает производительность труда.

Качественные характеристики эльборовых резцов:

• Прочность кристаллов, полная инертность к железу позволяет использовать резцы для тонкого чистового и получистового точения и растачивания деталей из закаленных сталей с повышенной твердостью и чугунов.
• Высокая износостойкость боразона дает возможность проводить обработку деталей, требующих сохранения геометрической точности.
• Эльборовыми инструментом полируют и шлифуют резьбы, зубцы, твердые сплавы, жаропрочные стали, стекла, кремний. Резцы находят применение для обработки керамики, мрамора, гранита, драгоценных камней.

Обработку металлов, обладающих низкими показателями твердости, не рекомендуется проводить инструментами из боразона. В процессе шлифования мягких сплавов может произойти деформация поверхности.

Заключение

Эльбор – символ прочности и стойкости. Круги и резцы, выполненные на его основе, способны обеспечить высокое качество всех стадий обработки поверхностей от грубого шлифования до зеркального полирования. Эльборовый инструмент является идеальной заменой инвентаря из алмаза.

Используемая литература и источники:

• Проектирование металлорежущих инструментов / И.И. Семенченко. — М.: ЁЁ Медиа
• Диагностика дефектов, разрушений и брака на машиностроительном предприятии / В.И. Сметанин, С.А. Соколов, С.А. Колегов. — М.: ТНТ, 2011.
• Сборник технологических инструкций по прокатному цеху. — М.: Запорожье
• Статья на Википедии