Инструмент из сверхтвердых материалов - алмазный (MCD, PCD), из кубического нитрида бора (CBN) и керамики. Краткий обзор инструмента и производителей.

Поскольку наша фирма в основном занимается поставками металлорежущего инструмента, то и разговор в данной статье пойдет о режущем инструменте — об алмазном инструменте, инструменте из кубического нитрида бора, керамическом инструменте — пластины, резцы, фрезы, и т.д... Касаться области шлифовального алмазного инструмента, правящего инструмента и т.д. практически не будем. В данной статье также будут кратко рассмотрены производители вышеуказанного инструмента.


Для начала внесем ясность в обозначение аббревиатур:

PCD (polycrystalline diamond) - поликристаллический алмаз, большая часть режущих инструментов, пластин выполнена из него

MCD (monocrystalline diamond) - монокристаллический алмаз, обеспечивает наилучшие режущие характеристики при чистовой обработке

CVD diamond (CVD thick film diamond) - пленочный алмаз, изготовлен методом дугового плазменного химического осаждения из паровой фазы.

CBN (cubic boron nitride) - кубический нитрид бора

Сeramic - керамика (общее понятие, в котором заключены совершенно различные сорта керамики с весьма различными свойствами)

Сermet - металлокерамика — это чистовой режущий материал для скоростной обработки (в основном сталей)

Монокристаллический алмаз (MDC)

Монокристаллический алмаз является самым твердым материалом на сегодня. Внутренняя кристаллическая структура позволяет добиваться идеальной острой режущей кромки без поверхностных дефектов. Инструмент из этого материала обладает высочайшей размерной стойкостью, превосходным качеством режущей кромки, отличной теплопроводностью, но обладает повышенной хрупкостью. Рекомендован для чистовой (финишной) обработки цветных материалов и неметаллических материалов не содержащих абразивных частиц, включений или кремния. Рабочая рекомендуемая температура до 650 градусов.


Поликристаллический алмаз (PCD)

Поликристаллический алмаз (​PCD) — это композиционный материал на основе частиц алмаза, спечённых с использованием металлического связующего вещества. Алмаз является самым твёрдым и, следовательно, самым износостойким из всех материалов. Как инструментальный материал он обладает хорошей износостойкостью, но недостаточной химической стабильностью при высоких температурах и легко растворяется в железе.

Поликристаллический алмаз дает более высокий уровень прочности режущей кромки, его структура и размер "зерна" весьма разнообразна (от мелкой до крупной), что позволяет изготавливать инструменты с различными режущими и прочностными свойствами. Инструмент из такого материала способен вести обработку материалов с абразивными включениями от 2-70%, сохраняя при этом стойкость режущей кромки.

Применение инструментов с PCD ограничивается обработкой цветных металлов, таких как алюминиевые сплавы с высоким содержанием кремния, композиционных материалов с металлической матрицей (MMC) и пластиков, армированных углеродным волокном (CFRP). PCD может также применяться для финишной обработки титана, но только в сочетании с СОЖ.


Поликристаллический CVD-алмаз

Поликристаллический CVD-алмаз изготовлен методом дугового плазменного химического осаждения из паровой фазы (CVD). Они могут быть превращены в заготовки инструментов для правки, заготовки для волочения проволоки, лазерные окна, купола и термопокрытия и т.д. в механической, термической и оптической промышленности. E-Grind CVD обеспечивает длительный срок службы и высокую эффективность работы.

Для правки инструмента — CVD алмаз можно использовать для правки в процессе шлифования. Подходит для одноточечного, многоточечного, лопастного, поворотного, роликового и т. д. Он обладает превосходными тепловыми характеристиками и очень устойчив к износу.

CVD алмаз для применения режущего инструмента — CVD алмаз может быть использован при механической обработке цветных материалов, таких как керамика, алюминий с высоким содержанием кремния, абразивные композиты, графит и т. д. Обладая высокой теплопроводностью, низким коэффициентом трения, высокими противоизносными свойствами, он обеспечивает превосходную производительность при резке применение инструмента.


Кубический нитрид бора (CBN)

Поликристаллический кубический нитрид бора является вторым по твердости материалом после алмаза, имеет рабочую температуру до 1250 градусов. Высокая прочность и износостойкость материала позволяет применять его при обработке закаленных материалов, труднообрабатываемых материалов, чугунов (в частности высокопрочных), спеченных порошковых материалов и т.д. Материал производится с разным содержанием кубического нитрида бора, связующих материалов, размером зерна что позволяет получать различные характеристики и свойства инструментов под конкретные материалы и виды обработки.

Современные сплавы с CBN представляют собой керамические композиционные материалы с содержанием CBN 40–65%. Керамическое связующее вещество увеличивает износостойкость CBN, который в его отсутствие склонен к химическому износу. Другая группа сплавов — это сплавы с высоким содержанием CBN: от 85% почти до 100%. Эти сплавы могут содержать металлическое связующее вещество для улучшения прочности.


Керамика

Существует целый ассортимент сплавов из керамики, предназначенных для различного рода операций.

Оксидная керамика имеет в качестве основы оксид алюминия (Al2O3) с добавлением циркония (ZrO2) для предотвращения образования трещин. В результате соединения этих элементов образуется материал с высокой химической стабильностью, но недостаточной термостойкостью.

Смешанная керамика, армированая частицами карбидов или карбонитридов титана (TiC, Ti(C,N)). Это способствует улучшению прочности и теплопроводности.

Керамика, армированная нитевидными кристаллами, содержит нитевидные кристаллы карбида кремния (SiCw), что значительно улучшает прочность и позволяет работать с СОЖ. Керамика, армированная нитевидными кристаллами, идеально подходит для обработки сплавов на основе никеля.

Керамика на основе нитрида кремния (Si3N4) представляет другую группу керамических материалов. Удлинённые кристаллы образуют самоармирующийся материал высокой прочности. Сплавы на основе нитрида кремния хорошо подходят для обработки серого чугуна, но отличаются недостаточной химической стабильностью, что ограничивает их применение для обработки других материалов.

Сиалоновая керамика (SiAlON) сочетает в себе прочность самоармирующейся структуры из нитрида кремния и улучшенную химическую стабильность. Она идеально подходит для обработки жаропрочных сплавов (HRSA). Некоторые виды допускают как обработку с СОЖ так и без нее.

Сплавы из керамики применяются в широком диапазоне операций, но чаще всего для точения на высоких скоростях, а также фрезерования и обработки канавок. Специфические свойства каждого сплава обеспечивают высокую производительность при условии правильного применения. Для достижения успеха важно знать, когда и как применяется тот или иной вид керамики. Основные ограничения по применению керамики связаны с недостаточной стойкостью к термическим ударам и образованию трещин.

Обработка керамическим инструментом закаленных сталей наиболее успешно ведется при твердости материала выше 55-60HRC, без применения СОЖ с факелом в области до оранжевого (темно-оранжевого) цвета.


Кермет

Кермет — это твёрдый сплав, содержащий частицы высокой твёрдости на основе титана. Первоначально керметы состояли из карбидов титана (TiC) и никелевого связующего вещества. Современные керметы уже не содержат никеля, а имеют сложную структуру, включающую частицы карбонитрида титана Ti(C,N), второй твёрдой фазы (Ti,Nb,W) (C,N) и богатого вольфрамом кобальтового связующего вещества. Керметы используются для обработки материалов, склонных к налипанию и, как следствие, образованию наростов. ​ Эффект самозатачивания позволяет поддерживать силы резания на низком уровне даже при длительном резании. При чистовой обработке это способствует улучшению стойкости инструмента и обеспечению необходимой точности, а также получению блестящих поверхностей. Рекомендован для чистовой обработки нержавеющих сталей, чугуна с шаровидным графитом, низкоуглеродистых сталей и ферритных сталей. Кроме этого, керметы могут использоваться в случае возникновения проблем с обработкой любых чёрных металлов.


Переходя непосредственно к инструменту, есть смысл его разделить на группы, поскольку одних специалистов будет в большей степени интересовать, к примеру, токарный инструмент, других фрезерный... или сверла и т.д. Многие инструменты различных производителей были опробованы в производственных условиях (так сказать на практике, и зачастую в условиях далеких от идеальных), поэтому многие дальнейшие рекомендации основаны на полученном опыте и возможно будут отличаться от мнения многих читающих данную статью специалистов.


Среди токарных пластин из PCD хотелось бы выделить пластины таких производителей как Becker, Sumitomo, Weiss, Meyco - инструмент показывает превосходные режущие свойства даже в самых неблагоприятных условиях. Алмазные пластины таких производителей, например, как Sandvik, Kennametal — тоже хороший инструмент при правильном выборе, но зачастую оказывается более критичным к различным условиям в процессе обработки. Отдельно есть смысл сказать про инструмент MCD производства Becker, Weiss, Horn - тоже очень достойный инструмент.

Довольно много производителей пластин с алмазными вставками среди недорогих бредов, очень много предложений из Индии, Китая, Кореи - инструментом конечно работать можно, но ожидать его высокой стойкости, производительности (и качества обработки) особенно не стоит, хотя для небольших производств возможно его применение в некоторых случаях оправдывается.


Среди токарных пластин из CBN первенство хотелось бы отдать Becker и Sumitomo - довольно стабильный инструмент высокого качества, работающий во многих неблагоприятных условиях, далее можно сказать про пластины Sandvik, Seco, Mitsubishi, Kennametal, Walter, Toshiba Tungaloy, а так же пластины отечественного производства компаний Микробор и Вириал - конкурентоспособный инструмент.


Пластины токарные из керамики довольно разнообразны по назначению и производятся многими брендами.

Наибольший интерес вызывают пластины фирм NTK, CeramTec, GreenLeaf. Но есть особые случаи и материалы, где зачастую хочется выделить очень удачные материалы иных производителей.

В частности при обработке каленых материалов -  керамика Tungaloy, NTK показывает весьма хорошие результаты даже при небольшой динамической нагрузке. Очень хорошие результаты при обработке жаропрочных материалов показывают керамические пластины NTK, Kennametal. В обработке чугунов и закаленных материалов весьма интересен Корейский производитель SsangYong.

Надо так же отметить пластины фрезерные NTK, Kennametal и SsangYong.


Говоря про пластины токарные из кермета хочется выделить пластины Kyocera, Kennametal, Mitsubishi, Sumitomo - при правильном выборе и назначенных режимах резания, очень стабильные и живучие пластины, позволяющие получать высокое качество обработанных поверхностей деталей.


Очень часто возникает потребность в мелкоразмерном осевом инструменте (чаще фрезах).

При обработке цветных материалов хочется выделить такого производителя алмазных инструментов как DIXI, NS-Tool.

При обработке закаленных материалов мелкоразмерными фрезами из CBN хочется выделить таких производителей как Hitachi, Nachi, NS-Tool, Mitsubishi, Sumitomo, OSG, YG-1.

При обработке жаропрочных материалов монолитными керамическими концевыми фрезами хочется выделить инструмент NTK, Kennametal, Ingersoll.


Выделим отдельно производителей как стандартного алмазного инструмента, так и в большей степени специального инструмента из алмаза и кубического нитрида бора:


WEISS AG www.weiss-diamant.com

Очень известный Швейцарский бренд, производитель алмазного инструмента монокристаллов MCD, CVD, PCD и инструмента из кубического нитрида бора CBN. Очень большой ассортимент (сменные пластины, резцы, фрезы, напайной инструмент, спец.инструмент, наконечники для измерения твердости, инструмент для правки шлиф.кругов, пасты, круги и т.д.)

(FMT) FREZITE – Ferramentas de Corte, S.A.  www.fmttooling.com

Довольно интересный производитель напайного инструмента PCD и твердого сплава, с широким ассортиментом выпускаемой продукции

Fiudi  www.fiudi.com

Итальянский производить стандартного инструмента и спец.инструмента из монокристаллов, PCD, CBN как напайного, так и со сменными пластинами

Preziss www.preziss.com

Испанский производитель алмазного инструмента с широким ассортиментом (пластины, фрезы, развертки, борштанги, зенкеры, напайной спец.инструмент и многое другое)

DIXI Polytool   https://dixipolytool.ch

Швейцарский производитель интересен микроразмерным инструментом из PCD и монокристаллов, микроинструмент от диаметра 0,1-0,4 мм

Meyco Tools www.meycotools.ch

Швейцарский производитель алмазного инструмента с широким ассортиментом продукции (резцы, пластины, фрезы, вставки, правящий инструмент)


Becker www.beckerdiamant.de

Немецкий производитель высококачественного алмазного инструмента и инструмента из кубического нитрида бора (пластины, резцы, вставки)

Mapal www.mapal.com

Немецкий производитель инструмента широкого спектра, в частности и спец.инструмента с напайными алмазными вставками

Guhring https://guehring.com

Немецкий производитель алмазного спец.инструмента (развертки, зенкеры, борштанги, фрезы и т.д.)

HAM www.hamprecision.com

Немецкий производитель алмазного инструмента и инструмента из тв.сплава

Kapp Niles www.kapp-niles.com/en/tools  

Шлифовальный алмазный и CBN инструмент


Exactaform www.exactaform.com

(Великобритания-США) компания по производству различного спец.инструмента из PCD


Tommasin www.tommasin.com, www.tommasin.com

Итальянский производитель спец.инструмента, в частности алмазного

Diaber SRL. www.diabersrl.it

Итальянский производитель алмазного инструмента

HTT CENTRO AFFILATURA SRL    www.httcentroaffilatura.com

Molemab   www.molemab.com

Итальянский производитель алмазного инструмента

C.R.M. di Mazzoccato Arturo & Figli srl   www.crmtools.it


Telcon Diamond Cutting Tool  https://telconpcd.com

Израильский производитель различного алмазного инструмента (сверла, фрезы, микроинструмент, абразивный инструмент, напайной спец.инструмент и т.д.)


Tokyo Diamond  www.tokyodiamond.com

Японский производитель алмазного инструмента с большим ассортиментом продукции для шлифования, правки, пасты, спец.инструмент и т.д.)

Nachi        www.nachi-fujikoshi.co.jp

Японский бренд, интересен фрезами мелкоразмерными фрезами CBN  

NS-Tool www.ns-tool.com

японский производитель мелкоразмерных фрез из CBN и PCD

Sumitomo https://sumicarbide.com

Японский производитель в частности алмазного инструмента и инструмента из CBN

Hitachi www.mmc-hitachitool.co.jp

Японский производитель, интересен микрофрезами из CBN и прочим микро инструментом с большим вылетом


LACH DIAMANTwww.lach-diamond.com

Американский производитель алмазного инструмента и инструмента из кубического нитрида бора, производитель станков (шлифовального, режущего (фрезы, зенкеры, развертки, спец.инструмент, пластины, вставки и т.д.) )

Mastertech Diamond Products    www.mastertechdiamond.com

Американский производитель алмазного спец.инструмента

Kitzel   www.kitzel.com

Американский производитель инструмента из PCD и CBN (пластины, вставки, спец.инструмент)...компания основана в 1927 году

DIATEQ LABS, LLC http://diateq.com

Американский производитель инструмента монокристаллического, PCD и CBN

STF Precision  www.stfprecision.com

Американский производитель алмазного инструмента

Romay Corporation https://romaycorp.com

Американский производитель различного алмазного инструмента


DiaTec GmbH www.diatec-pforzheim.de

Немецкий производитель алмазного инструмента, входит в компанию Meyco


Bison Diamond Tools https://bisondiamondtools.com

Польский производитель алмазного правящего инструмента

AA Diamond http://zoomo.cz

Чешский производитель алмазного инструмента


Best Diamond Ind. Co., Ltdwww.besdia.com

Тайваньский производитель различного спец.инструмента из PCD, шлифовальных кругов, паст, ручного притирочного инструмента


EHWA  http://ehwadia.com

Корейский производитель алмазного инструмента и различного спец.инструмента

SIN JIN Diamond www.sinjindia.com

Корейский производитель алмазного инструмента (резцы, фрезы, волоки, вставки, спец.инструмент и т.д.)

ASI Tooling, Inc. www.asitooling.com

Корейский производитель спец.инструмента, в частности PCD для различных отраслей

YG-1 www.yg1.kr

Корейский производитель,  интересен фрезами из CBN и т.д


Rudrali  www.rudrali.com

Индийский производитель алмазного инструмента (пластины, вставки, волоки, карандаши, резцы и т.д.)

KM Diamond tools www.kmdiamondtools.com

Индийский производитель, правящий инструмент, пасты

Jain Diamond Tools www.jaindiamondtools.com

Индийский производитель алмазного правящего инструмента

Wendt  www.wendtindia.com

Индийский производитель алмазного правящего и шлифовального инструмента


Weino Diamond tools  www.weinotools.com

Китайский производитель алмазного инструмента и инструмента CBN с широкой номенклатурой (пластины, резцы, вставки, фрезы, спец.инструмент и т.д.)

WSS www.wss.com.cn

Китайский производитель алмазного спец.инструмента

Shenzhen Juntec Ultra-hard Tools Co.,ltd. www.juntec.com

Китайский производитель алмазного инструмента

HuangHe WhirlWind http://ru.huanghewhirlwind.com

Chengdu Diamond International www.pcdcbntools.com

WEIHAI WEIYING TOOL CO., LTD. www.whweiying.com

Koves www.kovestool.cn

SF Diamond Co http://ru.sf-diamond.com

GH Diamond tools Co.,Ltd  www.ghcuttingtool.com


PCD Diamond Tools http://pcdiamondtools.com

J & M DIAMOND TOOL, INC. www.diamondtool.com

Kempf Tools www.kempf-tools.com


Производители инструмента на основе керамики (в частности и CBN)...наиболее узкоспециализированные:

Greenleaf  www.greenleafcorporation.com

NTK www.ntkcuttingtools.com

CeramTec www.ceramtec.com/products

SSangYong www.ssym.com

Ceracarb www.ceracarbcuttingtools.com

не будем перечислять всех остальных типа Sandvik, Seco, Iscar, Kennametal, Walter и т.д...у многих в ассортименте есть пластины из керамики и CBN.


Отечественные производители инструмента из CBN, керамики

Микробор microbor.com

Вириал www.virial.ru

Завод композит www.kompozit.spb.ru

Завод технической керамики www.techceram.ru


И для новичков хочу напомнить про такую законодательную бумагу, невыполнение которой грозит серьезными проблемами и для фирмы, и лично для лица, ведущего учет и хранение:

Приказ Минфина России от 9 декабря 2016 г. № 231н "Об утверждении Инструкции о порядке учета и хранения драгоценных металлов, драгоценных камней, продукции из них и ведения отчетности при их производстве, использовании и обращении"

Поэтому все, кто использует инструмент из природных алмазов, обязаны согласно этой инструкции в установленных формах вести учет, хранение, рекуперацию, списание такого инструмента и своевременно подавать документы в бухгалтерию и МИНФИН.

Ни один алмазный карандаш из природного алмаза (и даже зерна из него) не могут просто так потеряться или исчезнуть  —  кто не в курсе пишите письма в МинФин, Вам пояснят.

Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации сайта и активной гиперссылкой на источник.