Алмазды тегістеу дөңгелектері: мүмкіндіктерге, технологияға, артықшылықтарға және қолданбаларға арналған толық нұсқаулық

Алмаз тегістеу дөңгелектері дегеніміз не?

Алмазды тегістеу дөңгелектері үш негізгі компоненттен тұратын абразивті құрал болып табылады:

Алмаз абразивті дән: табиғи алмаздан (сирек, қымбат) немесе синтетикалық алмаздан (көбірек таралған, консистенциясы үшін жасалған) жасалған кесу ортасы. Синтетикалық алмас түйіршіктері байланысқа адгезияны жақсарту және тозуға қарсы тұру үшін жиі қапталған (мысалы, никель немесе титанмен).
Байланыс матрицасы: гауһар түйіршіктерін орнында ұстайды және пайдалану кезінде дәндердің қаншалықты жылдам «ыдырауын» (тозатынын) басқарады. Жалпы байланыс түрлеріне шайыр, металл, шыныланған және электроплатылған (бұл туралы толығырақ Техникалық ақпарат бөлімінде қараңыз).
Кеуек құрылымы: салқындатқыштың ағуына, чиптерді кетіруге және бітелуді болдырмайтын байланыс пен түйіршіктер арасындағы ұсақ саңылаулар — жоғары қызу қолданбаларында дәлдікті сақтау үшін өте маңызды.

Алмазды тегістеу дөңгелектерінің негізгі ерекшеліктері

Алмазды тегістеу дөңгелектері оларды қиын материалдар үшін өте қолайлы ететін ерекшеліктермен анықталады. Мұнда ескеру қажет ең маңыздылары:

1. Ерекше қаттылық пен тозуға төзімділік

Алмас қаттылық шкаласы бойынша 10 орынға ие (мүмкін болатын ең жоғары), яғни алюминий тотығы керамикасын, кремний карбиді, шыны және вольфрам карбиді қоса алғанда, 9 Мохқа дейінгі қаттылығы бар материалдарды ұнтақтай алады. Алюминий оксиді немесе кремний карбиді дөңгелектерінен (қатты материалдарда тез тозады) айырмашылығы, алмас дөңгелектер өздерінің пішінін және кесу тиімділігін 50–100 есе ұзағырақ сақтайды, бұл құралды ауыстыру шығындарын азайтады.

2. Дәл тегістеу мүмкіндіктері

Дән өлшемдері 0,5 мкм (микрометр) сияқты гауһар тасты дөңгелектер Ra 0,01 мкм сияқты тегіс бетті өңдеуге қол жеткізеді, бұл оптикалық құрамдас бөліктер, жартылай өткізгіш субстраттар және тіпті шамалы кемшіліктер де істен шығуға әкелетін медициналық құрылғылар үшін өте маңызды.

3. Ыстыққа төзімділік және салқын кесу

Алмаздың жылу өткізгіштігі мысқа қарағанда 5 есе жоғары, бұл ұнтақтау кезінде жылуды тез таратуға мүмкіндік береді. Бұл шыны, кварц және жетілдірілген керамика сияқты ыстыққа сезімтал материалдардағы «жылу зақымдануын» (мысалы, жарықтар, күйік немесе материалдың деформациясы) азайтады.

4. Теңшеу мүмкіндігі

Өндірушілер гауһар тасты доңғалақтарды арнайы қолданбаларға бейімдейді:

Астық мөлшері (материалды жылдам алу үшін дөрекі, әрлеу үшін ұсақ).
Байланыс түрі (төмен жылуды қолдану үшін шайыр, ауыр тегістеуге арналған металл).
Дайындаманың геометриясына сәйкес келетін дөңгелек пішіні (жалпақ, тостаған, табақ немесе радиус).

Техникалық ақпарат: Алмазды тегістеу дөңгелектері қалай жұмыс істейді

Алмаз дөңгелекті дұрыс таңдау үшін оның техникалық сипаттамаларын түсіну маңызды. Төменде ең маңызды техникалық параметрлер берілген:

1. Байланыс түрі: Дөңгелектің «арқасы».

Байланыс дөңгелектің беріктігін, кесу жылдамдығын және әртүрлі материалдарға жарамдылығын анықтайды. Мұнда төрт негізгі облигация түрі қалай салыстырылады:

Облигация түрі	Негізгі қасиеттер	Ең жақсысы
Шайыр байланысы	Икемді, аз жылу шығару, жылдам кесу. Жаңа алмаз түйіршіктерін шығару үшін бірте-бірте ыдырайды.	Аяқтау операциялары (мысалы, оптикалық шыны, жартылай өткізгіш пластиналар), термиялық зақымдануға бейім материалдар.
Металл байланысы	Жоғары қаттылық, тозуға төзімділік және қаттылық. Ауыр қалдықтарды кетіру үшін өте қолайлы.	Қатты металдарды (вольфрам карбиді), бетонды және тасты ұнтақтау. Қызып кетудің алдын алу үшін салқындатқышты қажет етеді.
Витрификацияланған байланыс	Жоғары температураға төзімділік, пішінді тамаша ұстау және төмен бітелу.	Керамика, карбид аспаптары және мойынтірек болаттарын дәл тегістеу. Жоғары жылдамдықты ұнтақтау (HSG) станоктарында қолданылады.
Электролиттелген байланыс	Алмаз түйіршіктері бар жұқа, тығыз байланыс қабаты. Максималды кесу тиімділігін ұсынады.	Профильді тегістеу (мысалы, турбина қалақтары, қалып қуыстары) және шағын сериялы өндіріс.

2. Алмаз концентрациясы

Концентрация дөңгелектегі алмас дәнінің мөлшерін білдіреді (текше сантиметрге каратпен өлшенеді). Жалпы концентрациялар 50%-дан 150%-ға дейін ауытқиды:

50–75%: Жеңіл тегістеу (мысалы, әрлеу шыны).
100%: Жалпы мақсаттағы тегістеу (мысалы, карбидті аспаптар).
125–150%: ауыр тегістеу (мысалы, бетон, тас).

Жоғары концентрация = дөңгелектің қызмет ету мерзімі ұзағырақ, бірақ жоғары құны.

3. Астық мөлшері

Астық өлшемі тор нөмірімен (мысалы, 80# = дөрекі, 1000# = майда) немесе микрометр (мкм) өлшемімен белгіленеді. Негізгі ереже:

Ірі түйіршіктер (80#–220#): Материалды жылдам алу (мысалы, керамикалық блоктарды пішіндеу).
Орташа түйіршіктер (320#–600#): Теңгерімді алу және өңдеу (мысалы, ұнтақтау карбидті кірістіру).
Ұсақ түйіршіктер (800#–2000#): Жоғары дәлдіктегі әрлеу (мысалы, оптикалық линзалар, жартылай өткізгіш пластиналар).

4. Доңғалақ жылдамдығы

Алмаз дөңгелектер өнімділікті оңтайландыру үшін белгілі бір перифериялық жылдамдықпен жұмыс істейді (секундына метрмен өлшенеді, м/с):

Шайыр байланысы: 20–35 м/с (төмен және орташа жылдамдық).
Металл байланысы: 15–25 м/с (орташа жылдамдық, салқындатқышты қажет етеді).
Витрификацияланған байланыс: 30–50 м/с (жоғары жылдамдық, HSG үшін өте қолайлы).

Ұсынылған жылдамдықтан асып кету доңғалақтың жарылуы немесе алмас түйірлерінің орнынан кетуі мүмкін.

Алмазды тегістеу дөңгелектерінің дәстүрлі абразивтерге қарағанда артықшылықтары

Дәстүрлі абразивті дөңгелектер (мысалы, алюминий оксиді, кремний карбиді) арзанырақ, бірақ қатты немесе дәл материалдарды тегістеу кезінде олардың өнімділігі төмендейді. Міне, неге гауһар дөңгелектер инвестициялауға тұрарлық:

1. Құралдың қызмет ету мерзімі ұзағырақ

Жоғарыда айтылғандай, қатты материалдарды тегістеу кезінде алмас дөңгелектері алюминий оксидті дөңгелектерге қарағанда 50-100 есе ұзағырақ қызмет етеді. Мысалы, алмас дөңгелегі ауыстыруды қажет етпес бұрын 10 000 карбидті кірістіруді ұнтақтай алады, ал алюминий тотығы дөңгелегі бар болғаны 100-ді өңдей алады. Бұл құралды өзгерту үшін тоқтау уақытын азайтады және ұзақ мерзімді шығындарды азайтады.

2. Жоғары ұнтақтау тиімділігі

Алмаздың қаттылығы дәстүрлі абразивтерге қарағанда материалдарды тезірек кесуге мүмкіндік береді. Мысалы, қалыңдығы 10 мм алюминий тотығы керамикалық пластинаны алмас дөңгелекпен тегістеу кремний карбиді дөңгелекпен 10-15 минутқа қарағанда 2-3 минутты алады.

3. Жоғары бет сапасы

Дәстүрлі дөңгелектер қатты материалдарда жиі «сызаттар» немесе «микро жарықтар» қалдырады, бұл қосымша жылтырату қадамдарын қажет етеді. Алмас дөңгелектер бір өтуде айна тәрізді әрлеу жасайды, бұл тегістеуден кейінгі өңдеу қажеттілігін және уақытты үнемдейді.

4. Материалдық қалдықтарды азайту

Алмаз дөңгелектері бар дәл тегістеу «шамадан тыс тегістеуді» азайтады (қажетінен көбірек материалды алып тастау). Бұл жартылай өткізгіш пластиналар (бір пластинаның құны 1000 доллардан жоғары болуы мүмкін) немесе медициналық сапалы керамика сияқты қымбат материалдар үшін өте маңызды.

5. Жан-жақтылық

Дәстүрлі доңғалақтардан (металлдармен немесе жұмсақ материалдармен шектелген) айырмашылығы, алмас дөңгелектер астарлардың кең ауқымын ұнтақтайды: шыны, кварц, керамика, карбид, тас, бетон және тіпті көміртекті талшықты арматураланған полимер (CFRP) сияқты синтетикалық материалдар.

Қолданбалар: Алмазды тегістеу дөңгелектері қолданылатын жерлерде

Алмазды тегістеу дөңгелектері дәлдік пен ұзақ мерзімділікті талап ететін салалардың ажырамас бөлігі болып табылады. Төменде олардың жиі қолданылатын жағдайлары берілген:

1. Жартылай өткізгіштер және электроника өнеркәсібі

Өте тегіс беттерге (±0,5 мкм тегістік) қол жеткізу үшін кремний пластинкаларын (микрочиптерде пайдаланылады) тегістеу.
Қуат электроникасы мен 5G құрылғыларына арналған галлий арсениді (GaAs) және кремний карбиді (SiC) субстраттарын пішіндеу.
Жарық шығысын жақсарту үшін жарықдиодты чиптерді жылтырату.

2. Аэроғарыш және автомобиль

Қозғалтқыштың тиімділігі үшін қатаң рұқсат етілген (±0,01 мм) турбиналық қалақтарды (титаннан немесе Инконелден жасалған) тегістеу.
Ыстыққа төзімділік пен ұзақ қызмет ету үшін керамикалық тежегіш дискілерді пішіндеу (өнімділігі жоғары автомобильдерде қолданылады).
Өткір жиектерді сақтау үшін карбидті құрал қашаулары (ұшақ қозғалтқышын өңдеуде қолданылады).

3. Оптикалық және медициналық өнеркәсіп

Сызықсыз беттерге қол жеткізу үшін камералар, телескоптар және көзілдіріктерге арналған оптикалық линзаларды (шыны немесе пластик) жылтырату.
Медициналық импланттарды (мысалы, керамикалық жамбас буындары, титан сүйек бұрандалары) биоүйлесімділік стандарттарына және дәл сәйкестендіру үшін тегістеу.
Балқытылған кремнийді ұстау үшін кварц тигельдерін пішіндеу (жартылай өткізгіштер өндірісінде қолданылады).

4. Құрылыс және тас өңдеу

Коммерциялық ғимараттар үшін тегіс, тегіс беттерді жасау үшін бетон едендерін тегістеу.
Табиғи тасты (мрамор, гранит) үстелшелерге, плиткаларға және ескерткіштерге пішіндеу.
Оның эстетикалық тартымдылығын арттыру үшін инженерлік тасты (мысалы, кварцит) жылтырату.

5. Құралдар мен қалыптарды өндіру

Кесу өнімділігін қалпына келтіру үшін карбидті шеткі жонғыштарды, бұрғыларды және тескіш құралдарды қайрау.
Қалып қуыстарын (пластикалық инъекцияда қолданылады) нақты пішіндер мен беттерді өңдеу үшін тегістеу.

Дұрыс алмас тегістеу дөңгелегін қалай таңдауға болады

Дұрыс дөңгелекті таңдау үш факторға байланысты:

Дайындама материалы: материалдың қаттылығына сәйкес келетін байланыс түрін таңдаңыз (мысалы, карбид үшін металл байланыс, шыны үшін шайыр байланысы).
Ұнтақтау мақсаты: материалды кетіруге арналған ірі дән, әрлеуге арналған ұсақ дән.
Құрылғының үйлесімділігі: дөңгелектің жылдамдығы мен өлшемі тегістеу машинасының сипаттамаларына сәйкес келетініне көз жеткізіңіз.

Мысалы:

Егер сіз кремний пластинасын (жұмсақ, ыстыққа сезімтал) ұнтақтап жатсаңыз, 1000# түйіршікті шайырмен байланыстыру дөңгелегі өте қолайлы.
Егер сіз вольфрам карбиді құралын (қатты, ауыр жүкті) пішіндейтін болсаңыз, 220 # дәні бар металл байланыстырғыш дөңгелегі жақсы жұмыс істейді.

Жіберу уақыты: 31 тамыз 2025 ж