Бруски и камни для заточки: обзор

Бруски и заточные камни: фундамент высокой остроты на предприятиях

Действительно, за два десятилетия работы у станка, мною было увидено очень много. К примеру, бывало, прибывал молодой фрезеровщик, глаза которого буквально искрились, однако инструмент им применялся абсолютно тупой, как валенок. Впоследствии, он немало поражается, отчего показатели шероховатости поверхности его деталей достигают Rz 60, а не ожидаемых Rz 6. Неизбежно, при этом бракованные изделия начинают появляться одно за другим. Или же, что намного прискорбнее: на станке, чья стойка оценена в 300 000 евро, он силится самостоятельно довести до рабочего состояния сверло, наточенное буквально на глазок. В общем, признаюсь, эта ситуация вызывает скорее смех, смешанный со слезами. Между тем, вся суть, несомненно, кроется в остроте именно режущей грани. Безусловно, без подобающим образом заострённого инструмента, независимо от того, является ли это фреза, резец либо сверло, все сверхсовременные станки с ЧПУ, оцениваемые в миллионы долларов, оказываются всего лишь грудой весьма дорогостоящего металлолома. Отмечу, заточка отнюдь не магия, это скорее совокупность физических принципов и огромного практического опыта. И вот здесь-то, по сути, основную роль начинают играть они – бруски и камни. Таким образом, это не просто абразивные материалы, но фактически инструмент, который позволяет извлечь из другого инструмента его предельно возможную производительность, давая допуски в ±0.02 мм и наращивая ресурс в 2-3 раза.

Полагаю, стоит ли вообще себя утруждать ручным затачиванием, имея в распоряжении станочное оборудование?

Скажем, вообразите следующую обстановку: вы трудитесь на масштабном предприятии, осуществляя обработку авиационной титановой детали. Допустим, сверло марки Sandvik Coromant R840 с нанесённым покрытием, чья цена составляет 150 евро, после выполнения нескольких рабочих циклов немного утратило свою остроту. Как результат, режущая грань сформировалась радиусом 0.05 мм вместо предписанных 0.005 мм. Конечно же, разрешено отправить его на специализированный автоматический заточный станок, который обеспечит идеальные углы и необходимую геометрию. Однако, будет нужно подождать одни-двое суток, пока накопится достаточная партия. Между тем, срок сдачи детали, что называется, «горит». Вот именно тогда необходим квалифицированный токарь или же наладчик, который способен за 10-15 минут привести в порядок резец либо сверло с помощью камня. Причём, разумеется, не до эталонных заводских характеристик, однако до такого состояния, при котором этим инструментом сталь 40Х будет обрабатываться с шероховатостью Ra 1.6, а не Ra 6.3, совершенно без каких-либо вибраций. Следовательно, это позволяет сберечь не только временные ресурсы, но и финансовые, поскольку простой техники ежечасно даёт убыток, достигающий 500-1000 евро. Таким образом, эта так называемая «скорая помощь», бесспорно, оказывается просто бесценной.

К примеру, однажды вспоминается, как на неком предприятии были закуплены современные, чрезвычайно дорогостоящие фрезы производства Walter. Увы, оператором, даже не проверившим их должным образом, она была установлена в шпиндель. И действительно, спустя всего 5 минут фреза, стоимостью 200 евро, буквально пришла в негодность. Впоследствии, обнаружилось, что при перевозке одна из её граней обзавелась микросколом, почти незаметным невооружённым глазом. Тогда как опытный инструментальщик, увидев подобную фрезу, сперва довёл бы её до идеального состояния на мелкозернистом алмазном бруске, предварительно устранив этот скол, и только после этого пустил бы в эксплуатацию. Как итог? Испорченная фреза, простой станочного оборудования в течение 30 минут, плюс, ко всему, испорченная заготовка. Причина этому — полное пренебрежение даже незначительными деталями.

Практический совет: Пожалуйста, всегда, запомните, всегда осматривайте новый инструмент под лупой либо микроскопом (с увеличением 10х-20х). К сожалению, даже наиболее известные бренды, такие как Kennametal или Iscar, иногда могут обладать незначительными дефектами, возникающими вследствие транспортировки либо упаковочных работ. Ведь предпочтительнее потратить всего 5 минут на осмотр и последующую доводку, нежели впоследствии целых полчаса заниматься исправлением возникших проблем.

Разновидности абразивных материалов: что кроется внутри вашего камня?

Заметьте, не каждый камень одинаково эффективен, как это принято говорить. Таким образом, зернистость, тип связки, а также пористость – все эти параметры влияют на то, как именно камень будет удалять металл, какую степень чистоты поверхности он даст и насколько быстро он сам будет изнашиваться. Среди них, наиболее часто встречаются следующие разновидности:

• Кремниевый карбид (SiC): Этот материал — настоящий труженик. Жёсткий и остроконечный, он идеально задействуется для обработки твёрдых сплавов и закалённых марок стали. Существует в зелёном исполнении (более плотный, предназначенный для особо твёрдых субстанций) и чёрном. Чёрный кремниевый карбид, обладающий зернистостью F120-F220, отменно справляется с первоначальным затачиванием быстрорежущей стали Р6М5 или Р18. Зелёный SiC, с зернистостью F400-F600, уже используется для тонкой доводки твердосплавных пластин или изделий из керамики. Но существует один важный момент: он весьма хрупок, поэтому работа с ним должна вестись крайне осторожно.
• Электрокорунд (Al2O3): Будучи мягче кремниевого карбида, он при этом весьма вязок и прочен. Его идеальное задействование находится в области затачивания инструмента, изготовленного из углеродистых и легированных сталей, включая нержавеющую сталь. Он не столь агрессивен, как SiC, что даёт возможность получать более высокое качество поверхности без глубоких царапин. Белый электрокорунд, чья зернистость F180-F320, выбирается мною для затачивания свёрл по металлу из HSS или для финишной доводки лезвий рубанков. Нормальный электрокорунд (темно-серый) демонстрирует большую универсальность, однако его износ ведётся быстрее.
• Бруски с алмазным напылением: Вот это уже, по сути, тяжёлая техника. Алмаз — наиболее твёрдый известный материал. Алмазные бруски, имеющие металлическую либо бакелитовую связку, абсолютно незаменимы для заточки твердосплавного инструмента, керамических изделий, а также стеллитов. Я, к примеру, задействовал алмазные бруски с зернистостью 100/80 мкм для первоначальной, грубой обдирки затупившихся твердосплавных фрез Dormer Pramet, а затем переходил к 20/14 мкм для финишной доводки режущей кромки до остроты бритвы. Их задействование должно вестись с подачей СОЖ или воды, чтобы избежать перегрева инструмента и засаливания самого бруска.
• Кубический нитрид бора (КНБ, эльбор): Он является братом алмаза, но с одним принципиальным различием – с железом он не взаимодействует при высоких температурах. Это делает его идеальным для затачивания инструмента, произведённого из быстрорежущих сталей (HSS) и высоколегированных марок стали, которые при контакте с алмазом могут «сгореть» или получить микротрещины. Бруски, изготовленные из эльбора, с зернистостью 80/63 мкм, прекрасно восстанавливают геометрию HSS-свёрл Mitsubishi, а те, что имеют 20/14 мкм – доводят их до зеркального блеска.

Практический совет: Не следует смешивать абразивные материалы! Для HSS-инструмента более предпочтительным будет использование электрокорунда или эльбора. Для твёрдых сплавов — кремниевый карбид либо алмаз. В противном случае, есть риск либо испортить ваш инструмент, либо засорить ценный брусок материалом, который для него не подходит.

Зернистость: от предварительной обработки до финишной доводки. Как выполнить выбор?

Выбор оптимальной зернистости, бесспорно, сродни подбору наждачной бумаги: от крупнозернистой для удаления толстого слоя до мельчайшей для окончательной полировки. В нашем цеху, обычно, ведётся придерживание следующей классификации:

• Грубые (F40-F120, 200/160-80/63 мкм): Их задействование ведётся для восстановления сильно повреждённой режущей кромки, когда требуется быстро удалить значительный объём металла. К примеру, если резец Walter получил скол размером 0.5 мм. С таким бруском можно устранить дефект за 2-3 минуты. Но после него непременно нужно переходить к более мелкозернистым.
• Средние (F180-F400, 63/50-28/20 мкм): Данный этап является основным в процессе затачивания. На нём происходит формирование ключевой геометрии и угла. Основная часть работы ведётся именно на этих зернистостях. Они дают достаточно чистую поверхность для большинства предварительных и промежуточных операций.
• Мелкие (F600-F1200, 20/14-7/5 мкм): Эти применяются для доводки и достижения острой, гладкой режущей кромки. После них показатели шероховатости поверхности могут достигать Ra 0.8-1.6. Это уже соответствует качеству для финишных операций, когда важна высокая стойкость инструмента.
• Очень мелкие (F1200+, 3/2-1/0 мкм): Они предназначены для окончательной полировки, доводки до эффекта зеркала. Их задействование ведётся крайне редко, в основном для специальных инструментов, где нужна предельная острота и ресурс, например, для хирургических приборов или матриц. После подобной доводки срок службы инструмента может увеличиться на 50-70%.

Ошибка неопытного специалиста заключается в задействовании одного и того же бруска от начала до завершения процесса. Это подобно окрашиванию автомобиля одной кистью – результат будет плачевным. Переходы между различными зернистостями должны выполняться плавно. Если начата работа с F100, то следующим должен быть F200-F300, а не сразу F800. В противном случае, глубокие риски от предшествующего камня не будут удалены.

Практический совет: Для большинства задач в сфере металлообработки достаточно комплекта из трёх брусков: F120 (крупный), F320 (средний), F800 (тонкий). Этого окажется достаточно для затачивания большинства ручных инструментов и доводки некоторых разновидностей станочных.

Связка и конфигурация бруска: как подобрать подходящий инструмент

Тип связующего элемента, удерживающего абразивные зерна, напрямую определяет, каким образом брусок будет работать: насколько интенсивно, с какой скоростью будет изнашиваться, и как часто ему потребуется правка. Ниже приведены основные разновидности связок:

• Связка на керамической основе (V-связка): Это наиболее распространённый тип. Она даёт высокую прочность, отличную износостойкость и хорошую способность к самозатачиванию (старые, затупившиеся абразивные зерна выкрашиваются, обнажая новые острые). Отлично подходит для стационарных заточных станков. Но она может быть хрупкой при ударных воздействиях.
• Связка на бакелитовой (органической) основе (B-связка): Данная связка более эластична и менее подвержена хрупкости, чем керамическая. Её задействование ведётся для тонкой заточки и полировки, поскольку она даёт более мягкую, деликатную работу. Но её износ происходит быстрее, и она менее устойчива к воздействию агрессивных СОЖ.
• Связка на металлической основе (M-связка): Это идеальный вариант для алмазных и эльборовых брусков. Ей присущи высокая прочность и износостойкость. Такие бруски служат весьма долго, однако работают они более агрессивно и требуют приложения большего усилия. Отлично подходят для формирования углов на твердосплавных пластинах.
• Связка на магниевой основе (Mg-связка): Этот вариант встречается реже, но ей присущи хорошая пористость и способность к самозатачиванию, что весьма полезно при заточке высоколегированных сталей.

Ещё одна типичная ошибка: задействовать один и тот же брусок для всех видов затачивания, даже если он уже отработал свой ресурс и стал неровным. Неровный брусок не даёт ровной режущей кромки, в результате углы будут «завалены». Я наблюдал, как мастера пытались заточить резец, у которого главная плоскость была сформирована на бруске с углублением по центру. В итоге, вместо плоской поверхности, возникала дуга, и резец работал лишь одной точкой. Ресурс такого инструмента сокращался в 3-4 раза. Приходилось его выбрасывать и брать новый. А ведь достаточно было выровнять брусок на плоской поверхности с абразивным порошком или на специализированной правильной плите.

Практический совет: Правка ваших брусков должна вестись регулярно! Обычная стеклянная плита и порошок кремниевого карбида F220-F400 за 15 минут вновь сделают ваш брусок ровным и функциональным.

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) и обслуживание камней

Задействовать "всухую" можно лишь с очень крупнозернистыми абразивами или в экстренных случаях, когда важна быстрота, а не качество. В большинстве рабочих ситуаций применение СОЖ просто нужно.

• Вода: Этот вариант является наиболее простым и легкодоступным. Он подходит для заточки на обычных абразивных камнях (электрокорунд, кремниевый карбид). Она уменьшает трение, отводит тепло, удаляет шлам. Но вода может вызывать коррозию на инструменте и забивать поры камня, поэтому замену воды нужно вести регулярно.
• Масло (индустриальное, минеральное): Его задействование ведётся с алмазными и эльборовыми брусками, а также с тонкозернистыми абразивными камнями. Масло гораздо лучше отводит тепло, предотвращает засаливание камня и даёт более плавное скольжение. Я обычно задействую стандартное И-20А, которое всегда присутствует под рукой. Оно достаточно вязкое и хорошо удерживается на поверхности бруска.
• Специализированные СОЖ: Эти составы созданы под конкретные виды абразивов и обрабатываемых материалов. Они могут включать антикоррозионные присадки, ПАВ, которые улучшают смачивание и отвод тепла.

Недостаточно просто увлажнить водой или маслом. Необходимо обеспечить непрерывное смачивание рабочей поверхности. Сухой камень быстро засаливается (его поры забиваются металлической стружкой и связкой), перестаёт резать и начинает «шлифовать» инструмент, что вызывает перегрев и образование микротрещин.

Реальный пример из практики: у нас один неопытный токарь решил заточить резец по нержавейке на сухом алмазном бруске. Спустя минуту инструмент раскалился докрасна, а режущая кромка обрела синеватый оттенок. Естественно, ею была утрачена твёрдость, она стала мягкой, и после первого же прохода по детали попросту «поплыла». Ресурс сократился до нуля. А ведь достаточно было всего лишь капнуть масла. Урок был усвоен дорогой ценой — повреждённый инструмент и потерянное время.

Уход за брусками:

• Чистка: После каждого процесса затачивания брусок нужно очищать от металлического шлама. Для этого можно задействовать жёсткую щётку, абразивный порошок или даже обыкновенное моющее средство для мытья посуды.
• Правка: Как уже было мною упомянуто, это имеет критическое значение. Брусок должен быть абсолютно ровным. Правка ведётся на стеклянной или чугунной плите с абразивным порошком (кремниевый карбид F220-F400) или на специализированном правильном камне.
• Хранение: Храните бруски в сухом месте, располагая их отдельно друг от друга, чтобы предотвратить сколы и возможные повреждения.

Практический совет: Заведите себе небольшой пластиковый контейнер с плотной крышкой, куда наливается масло для алмазных брусков. Брусок всегда будет смазан, и не придётся всякий раз искать масло. А для водных камней — приобретите пульверизатор с водой.

Рекомендации от опытного технолога

За прошедшие годы мной было переточено, вероятно, тонны инструментов. И вот что я, по сути, могу заметить:

1. Верный угол – это буквально всё. Не пытайтесь затачивать сложные инструменты «на глазок». Для большинства свёрл из HSS нужен угол при вершине 118-120 градусов, а задний угол 8-12 градусов. Для токарных резцов по стали это может быть передний угол 0-10 градусов, задний 8-12 градусов. Если вы немного ошиблись – инструмент либо не будет резать, либо быстро затупится, либо вообще выйдет из строя. Задействуйте угломеры, шаблоны. А для станочного инструмента, например, фрез Kennametal или резцов Iscar, лучше вовсе отказаться от самодеятельности, а направлять на специализированный станок. Здесь ручная заточка – лишь доводка после заводской заточки.
2. Постоянное давление и равномерность движения. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Рука должна быть твёрдой, движения плавными, без каких-либо рывков. Давление должно быть равномерным по всей режущей кромке. Иначе вы получите «волну» на кромке, которая будет работать нестабильно. Особенно это заметно на длинных кромках резцов. Я видел, как некоторые буквально «протирали» центральную часть режущей кромки, оставляя несрезанный металл по краям. Такой инструмент режет хуже, чем затупленный.
3. Осуществление контроля. Заточка без контроля – это своего рода лотерея. У вас должна быть лупа с 10-20-кратным увеличением, а ещё лучше – микроскоп. Режущая кромка должна быть ровной, без каких-либо заусенцев, без микросколов. Если вы видите «блестящую ленточку» на режущей кромке, это говорит о том, что она ещё не острая, это так называемая «фаска притупления». Нужно продолжать процесс затачивания, пока эта ленточка полностью не исчезнет.
4. Избегайте перегрева инструмента. Синий или радужный оттенок на режущей кромке свидетельствует о перегреве, а это означает, что металл утратил свою твёрдость. При заточке HSS-инструмента, особенно Р6М5 или Р18, нужно постоянно охлаждать инструмент водой или СОЖ. Твердосплавные пластины менее чувствительны, но и их перегревать тоже не стоит.
5. Заточка – это многоступенчатый процесс. Это не тот случай, когда «один раз сделал и забыл». Нужно пройти через несколько фаз: грубая обдирка, формирование геометрии, доводка, финишная полировка. Каждый из этапов важен. Пропустите один – и результат не будет идеальным.
6. Перенимайте опыт у мастеров. Смотрите, как ведут заточку опытные инструментальщики. Задавайте вопросы, не стесняйтесь. Я сам, когда только прибыл на производство, днями напролёт наблюдал, как старый токарь дядя Вася затачивал резцы. Он мог по звуку точно определить, как режет инструмент. Такое приходит исключительно с опытом.
7. Безопасность. Всегда ведите работу в защитных очках. От бруска могут отлетать частицы, а от искр, возникающих при заточке, может пострадать глаз. Это не шутки, я был свидетелем таких происшествий.

Личный совет: Заострите свой любимый нож или кухонный прибор. Почувствуйте разницу между тупым и острым лезвием. Это даст вам интуитивное понимание того, что есть острота, и вы начнёте гораздо лучше чувствовать инструмент. Когда вы сможете побриться волосом с руки своим же заточенным резцом, тогда вы поймёте, что научились чему-то важному.

Таблица для сравнения абразивных материалов, предназначенных для заточки

Параметр	Кремниевый карбид (SiC)	Электрокорунд (Al2O3)	Алмаз	Кубический нитрид бора (КНБ/Эльбор)
Твердость (шкала Мооса)	9-9.5	9	10	9.5-10
Главное назначение	Твердые сплавы, керамические изделия, закалённые стали, неметаллические материалы	Углеродистые, легированные, нержавеющие стали, быстрорежущие стали (HSS)	Твердосплавные компоненты, керамика, стеклянные изделия, природные камни, сверхтвердые материалы	Быстрорежущие стали (HSS), высоколегированные стали
Агрессивность резания	Высокая	Средняя	Чрезвычайно высокая	Высокая (но щадящая для HSS)
Типичный диапазон зернистости	F60 - F1200 (150 мкм - 3 мкм)	F80 - F1200 (180 мкм - 3 мкм)	160/125 - 1/0 мкм	125/100 - 3/2 мкм
Связующий материал (типовой)	Керамическая, органическая	Керамическая, органическая	Металлическая, органическая, гальваническая	Керамическая, металлическая, органическая
Смазочно-охлаждающая жидкость	Вода, масло	Вода, масло	Масло, керосин	Масло, СОЖ на водной основе
Пример затачиваемого инструмента	Твердосплавные пластины (Sandvik Coromant, Iscar)	Сверла (Dormer Pramet), резцы из HSS (Р6М5)	Пластины для фрезерных станков (Mitsubishi), керамические ножи	Твердосплавный инструмент с PVD/CVD покрытием, фрезы из HSS (Р6М5К5)
Характерные особенности	Острые, хрупкие зерна, требуют особой осторожности.	Вязкие, прочные зерна, снижен риск перегрева.	Наивысшая твёрдость, высокая стоимость, нежелательно взаимодействие с железом.	Повышенная термостойкость, химическая инертность к железу.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Заключительная часть

Заточка — это не просто задача по «заострению инструмента, чтобы он резал». Это комплексное множество знаний и навыков, которое напрямую влияет на качество выпускаемой продукции, ресурс инструмента и, в конечном счёте, на экономическую рентабельность производства. Корректно подобранные бруски и камни, понимание их свойств и правильное обслуживание — это ровно половина успеха. А вторая половина – это ваш опыт, внимание к деталям и желание довести каждый инструмент до абсолютного совершенства. Не жалейте времени на обучение и практическую деятельность, и ваш инструмент всегда будет острым, а детали – идеальными. Потому что без острого инструмента даже самое дорогое оборудование не обладает никакой ценностью.