Brousicí kotouče z CBN (kubického nitridu boru) jsou určeny pro broušení tepelně zpracovaných ocelí s tvrdostí nejméně 56 HRC, zejména rychlořezných ocelí, nástrojových ocelí s vysokým obsahem legujících přísad zvyšujících tvrdost, některých návarových materiálů – např. stelitu, slinutých ocelí, tvrzených litin apod.
Jako charakteristické příklady operací lze uvést následující:
- Výroba a ostření nástrojů se vsazenými břity z rychlořezných ocelí.
- Výroba a ostření nástrojů kompletně vyrobených z rychlořezných ocelí
- Výroba a ostření nástrojů s břity tvořenými stelitovými návary.
- Výroba forem a lisovacích nástrojů z nástrojových ocelí.
- Opracování součástí z kalených litin.
- Výroba valivých ložisek, některých autodílů, apod.
Brousicí kotouče z CBN nejsou určeny pro broušení měkkých, tepelně nezpracovaných ocelí. Nejenže zde může docházet snadněji k zanášení odbroušeným materiálem, ale samotné použití je s ohledem na vyšší cenu CBN, v porovnání s klasickými použitelnými brusivy (z korundu), neekonomické. Podobně není aplikace CBN technologicky ani finančně efektivní při broušení tvrdých nástrojových materiálů, opracovatelných diamantovými brousicími kotouči.
Porovnání s klasickým korundovým brusivem:
Brousicí kotouče z CBN mají vyšší tvrdost a tím i výrazně delší životnost. Dalším zásadním rozdílem je tepelná stabilita. Korund při broušení kalených ocelí generuje značné množství tepla, které může způsobit popuštění materiálu nebo vznik mikroskopických trhlin. Naproti tomu CBN má vynikající tepelnou vodivost a zajišťuje tzv. „studený brus“. Teplo je odváděno pryč z místa kontaktu, čímž je chráněna integrita povrchu broušeného nástroje. I když je pořizovací cena CBN kotoučů vyšší, při započítání úspory času, nižších nákladů na orovnávání a eliminace zmetků z přehřátí se jedná o nejekonomičtější řešení pro moderní strojírenství. Kromě mechanické odolnosti vyniká CBN také svou chemickou stabilitou. To znamená, že během broušení nedochází k chemickému opotřebení kotouče ani k nežádoucím změnám ve struktuře povrchu obrobku. Tato vlastnost je klíčová pro zachování čistoty a přesnosti řezných hran u vysoce legovaných a rychlořezných ocelí.
Označování CBN brousicích kotoučů:
Užitné vlastnosti brousicích kotoučů z diamantu a CBN jsou dány základními technickými parametry, jejichž vyjmeno-váním by měl být brousicí kotouč úplně specifikován. Minimálně tyto charakterizujicí parametry je potřeba uvádět při objednávání brousicích kotoučů. V souladu s evropskou normou EN 13236 a jejím českým ekvivalentem ČSN 22 4502, jsou tyto údaje vyznačeny na každém brosicím kotouči nebo na jeho obalu.
Tvary CBN brousicích kotoučů:
Tvar a rozměry brousicího kotouče jsou hlavními kritérii jeho správného výběru. Závisí na nich použitelnost kotouče jednak pro daný typ stroje a jeho technické parametry, ale i pro způsob technologické aplikace. Označování tvarů je přizpůsobeno normě EN 13236:2001 a ČSN 22 4502. Kotouče vyrobené dle specifického požadavku zákazníka mohou být označeny jiným způsobem, např. číslem výkresu.
Označování tvarů CBN brousicích kotoučů dle normy:
Zrnitosti CBN brusiva brousicích kotoučů:
Výběr správné zrnitosti je klíčovým krokem, který definuje efektivitu celého procesu broušení. U superabraziv, jako je kubický nitrid boru (CBN), se zrnitost určuje podle mezinárodní normy FEPA. Zatímco u běžného korundu jsme zvyklí na označení počtem ok síta (např. 60, 80, 120), u CBN používáme označení písmenem B (jako Boron) a číslem, které udává průměrnou velikost zrna v mikrometrech (µm).
Zrnitost brusiva volíme především dle požadované operace (hrubování, běžné broušení, dokončování a leštění). Důležitým vodítkem i i použité pojivo. Galvanické pojivo vytváří vždy hrubší povrch.
Přehled základních zrnitostí u CBN brousicích kotoučů:
| Zrnitost CBN dle FEPA | Rozměry zrn v μm | Typ operace | Drsnost povrchu Ra (pryskyřice) | Drsnost povrchu Ra (keramika) | Drsnost povrchu Ra (galvanika) |
|---|---|---|---|---|---|
| B251 | 212–250 | Extrémní úběr materiálu | 1,20–2,00 | 1,50–2,50 | 2,50–4,00 |
| B213 | 180–212 | Těžké hrubování | 1,10–1,60 | 1,30–2,00 | 2,00–3,20 |
| B181 | 150–180 | Těžké broušení | 1,00–1,50 | 1,20–1,80 | 1,80–3,00 |
| B151 | 125–150 | Standardní konstrukční brus | 0,80–1,20 | 1,00–1,50 | 1,50–2,50 |
| B126 | 100–125 | Polojemný brus a ostření | 0,60–1,00 | 0,80–1,20 | 1,20–2,00 |
| B91 | 75–90 | Jemné broušení nástrojů | 0,40–0,60 | 0,50–0,80 | 0,80–1,20 |
| B76 | 63–75 | Jemné dokončovací práce | 0,30–0,50 | 0,40–0,65 | 0,60–1,00 |
| B64 | 53–63 | Hladký povrch / dokončování | 0,20–0,40 | 0,30–0,50 | 0,50–0,90 |
| B46 | 38–45 | Velmi jemné broušení / lapování | 0,10–0,25 | 0,15–0,35 | 0,30–0,60 |
Výše uvedená tabulka je však pouze orientační a nemusí vždy odpovídat skutečnosti. Drsnost povrchu nezávisí jen na zrnitosti a pojivu brousicího kotouče, ale také na způsobu broušení (zápichem, nakulato, rovinné apod.), použitém typu CBN zrna (jeho struktuře, klastru a povlaku), řezných podmínkách a tuhosti brusky.
Pojiva CBN brousicích kotoučů:
1. Pryskyřičné pojivo (Resin Bond)
Je to nejpoužívanější typ pro ostření nástrojů a dokončovací operace.
Vlastnosti: Je pružnější než ostatní pojiva. To znamená „měkčí“ brusný proces s menším rizikem vzniku tepelných trhlin na obrobku.
Výhody: Výborná kvalita povrchu, vysoká řezivost a schopnost se částečně samoostřit (opotřebovaná zrna vypadávají a odhalují nová).
Nevýhody: Nižší tepelná stabilita ve srovnání s keramickou vazbou, vyžaduje pečlivější sledování teploty při suchém broušení.
Použití: Typicky pro broušení „z ruky“ nebo na CNC bruskách pro výrobu vrtáků, fréz a výstružníků z HSS.
2. Keramické pojivo (Vitrified Bond)
Představuje špičku v produktivitě a přesnosti, zejména v sériové výrobě.
Vlastnosti: Velmi tuhé a porézní. Právě póry jsou klíčové – fungují jako kapsy pro chladicí kapalinu a prostor pro odvod třísek.
Výhody: Dovoluje profilování (orovnávání) kotouče přímo na stroji. Má extrémně dlouhou životnost a drží tvar i při vysokých tlacích.
Nevýhody: Velmi křehká a nulová elasticita – neodpustí nárazy nebo chyby v seřízení stroje, pořizovací cena je vyšší a údržba profilu vyžaduje speciální diamantové orovnávače.
Použití: Automobilový průmysl (vačkové a klikové hřídele), výroba ložisek a všude tam, kde je prioritou rozměrová přesnost a vysoký úběr materiálu.
3. Galvanické pojivo (Electroplated)
Zde jsou zrna CBN uchycena v jedné vrstvě pomocí niklového povlaku na ocelovém tělese.
Vlastnosti: Agresivní řez a pevné tělo. Zrna vyčnívají z pojiva mnohem více než u pryskyřice nebo keramiky.
Výhody: Není potřeba žádné orovnávání – kotouč má přesný tvar od výroby. Má nejlepší odvod tepla (díky ocelovému jádru) a vysokou brusnou schopnost hned od prvního kontaktu.
Nevýhody: Jakmile se jedna vrstva zrn opotřebuje, kotouč je „tupý“ a musí se nechat u výrobce vrstva renovovat.
Použití: Broušení složitých profilů, vnitřní broušení malých otvorů a hrubování velmi tvrdých materiálů.
Porovnání vlastností pojiv CBN brousicích kotoučů:
| Vlastnost | Pryskyřičné | Keramické | Galvanické |
|---|---|---|---|
| Tuhost | Nízká | Vysoká | Velmi vysoká |
| Samoostření | Výborné | Dobré | Žádné |
| Orovnatelnost | Omezená | Výborná | Nelze |
| Životnost | Střední | Velmi vysoká | Omezená |
| Odvod tepla | Dobrý | Výborný | Velmi dobrý |
