Slovensko
Lamelové kotúče: obľúbené nástroje pre brúsenie a leštenie
V tomto článku sa budeme zaoberať populárnym brúsnym nástrojom – lamelovým kotúčom, ktorý možno poznáte aj pod názvom vejárovitý brúsny kotúč. Vysvetlíme v ňom, čo to vlastne lamelový kotúč je, aké je jeho určenie, čo vplýva na jeho kvalitu a akým spôsobom je možné ju merať s prihliadnutím na rôzne preferencie jednotlivých používateľov.
Zameriame sa na kotúče s lamelami z pásov s brúsivom na podložke. Existujú totiž aj lamelové kotúče z brúsneho rúna a kombinované lamelové kotúče, ktoré sú osadené striedavo brúsivom na podložke a brúsnym rúnom. Občas sa môžete stretnúť aj s lamelovými kotúčmi s výsekmi (označované ako cut-out, vision alebo transparent), pri použití ktorých je počas práce vidieť opracovávaný povrch materiálu (obr. 1).
Obr. 1. Lamelový kotúč z brúsneho rúna (A), kombinovaný lamelový kotúč (B), lamelový kotúč s výsekom (C)
Lamelové kotúče sú nástroje vhodné pre opracovávanie nielen plôch obrobkov predovšetkým z kovových materiálov, odstraňovanie laku a korózií, ale aj pre široké použitie v náročných priemyselných podmienkach.
Obr. 2. Príklady rôznych priemerov a uchytení lamelových kotúčov
Vyrábajú sa v rôznej škále priemerov, tvarov, zrnitostí a typu použitého brúsiva. Najbežnejšími priemermi lamelových kotúčov určenými pre použitie v bežných uhlových brúskach sú 115, 125 a 150mm (obr. 2 A). Výnimočne sa môžete stretnúť aj s priemermi 180 a 230mm. Všetky tieto nástroje majú stredový otvor priemeru 22,2mm, zodpovedajúci priemeru hriadeľa uhlovej brúsky.
Pre jemnejšie obrábanie alebo pre obrábanie na menej prístupných miestach sú k dispozícii aj špeciálne lamelové kotúče menších priemerov. V našom výrobnom programe nájdete 100mm lamelové kotúče s otvorom 16,0mm pre malé uhlové brúsky (obr. 2 B). V blízkej budúcnosti zaradíme do výrobného programu aj mini lamelové kotúče priemeru 50mm (obr. 2 C) pre použitie v priamych brúskach.
Tieto nástroje existujú v prevedení s tzv. quick-change uchytením typu R (obr. 3 A) alebo S (obr. 3 B).
Predovšetkým zrnitosť a typ použitého brúsiva určujú primárnu oblasť použitia výrobku. Vo všeobecnosti sú lamelové kotúče určené hlavne na brúsenie. Je to preto, lebo najčastejšími zrnitosťami sú P40 až P120 a iba výnimočne viac. Hranica medzi brúsením a leštením nie je pevne stanovená a obe operácie sa v závislosti od charakteru práce vzájomne prelínajú.
Zrnitosť P120 sa môže pri obrábaní veľkorozmerných kovových konštrukcií považovať za leštenie, ale pri iných operáciách sa za leštenie nemusí považovať ani zrnitosť jemnejšia ako P1000.
Brúsenie a leštenie sú procesy povrchovej úpravy materiálov, ale majú odlišné účely, metódy a výsledky:
Obr. 3. Dve rôzne varianty uchytenia mini-LK
- brúsenie je proces, pri ktorom dochádza k úberu obrábaného materiálu prostredníctvom brúsnych zŕn abrazívneho nástroja. Cieľom brúsenia je odstránenie väčšieho množstva materiálu, úprava tvaru, dosiahnutie požadovaných rozmerov a príprava povrchu na ďalšie procesy. Používa sa na odstránenie nerovností, ostrých hrán alebo hrubých povrchových vrstiev.
- leštenie je povrchová úprava materiálu prostredníctvom mechanických, chemických, elektrolytických alebo ultrazvukových metód. Jeho cieľom je dosiahnutie vysoko hladkého a lesklého povrchu. Tento proces zlepšuje estetický vzhľad a môže zlepšiť aj funkčné vlastnosti, ako je odolnosť proti korózii alebo zníženie trenia.
Tieto dve techniky sa vždy používajú postupne, pričom brúsenie je prvý krok a leštenie nasleduje za ním, aby sa dosiahol požadovaný finálny vzhľad a kvalita povrchu.
V našom článku sa predbežne budeme zaoberať lamelovými kotúčmi s brúsivom zrnitosti P40 (priemerná veľkosť hlavnej zložky - abrazívnych zŕn - u tejto zrnitosti je 0,44mm, pre lepšiu predstavu, asi ako polovica zrnka maku), ktoré sú najpredávanejšie a najviac používané, hlavne pre hrubé brúsenie a rýchly úber materiálu. Lamelové kotúče s jemnejším brúsivom síce na prvý pohľad vyzerajú veľmi podobne, avšak majú úplne iné použitie a z toho vyplýva, že posudzovanie ich kvality musí zohľadňovať iné kritériá.
Ktoré parametre lamelových kotúčov zrnitosti P40 sú teda najdôležitejšie pre určenie jeho kvality (nižšie sa dočítate, prečo by bol možno vhodnejší termín „jeho vlastností“)? Keďže ide o najhrubšiu bežne používanú zrnitosť, bude to najmä:
- rýchlosť úberu materiálu (hmotnosť odbrúseného materiálu za jednotku času)
- celková hmotnosť odbrúseného materiálu až do momentu úplného opotrebenia kotúča*
- cena za odbrúsenie 1g materiálu
* Za úplné opotrebenie lamelového kotúča považujeme stav, kedy takmer celá plocha lamiel je „zodratá“ (obr. 4) a medzi zvyškami lamiel začína byť vidieť lepidlo, ktorým sú lamely upevnené o tanierovú podložku (obr. 5).
Obr. 4. Hrana opotrebovaného a nového lamelového kotúča z bočného pohľadu
Obr. 5. Viditeľné lepidlo (A) medzi lamelami opotrebovaného lamelového kotúča
Ďalšia práca s takýmto lamelovým kotúčom už nie je efektívna a je potrebné vymeniť ho za nový. Jeho aktívna plocha obsahuje už len veľmi málo brúsiva a navyše lepidlo sa dostáva do priameho kontaktu s opracovávaným materiálom, čo zistíte aj čuchom – pri brúsení cítite zápach pripomínajúci spálenú gumu alebo plast.
Čo ovplyvňuje kvalitu lamelového kotúča?
Lamelový kotúč je z hľadiska výrobného procesu jednoduchým výrobkom, prinajmenšom v porovnaní napr. s klasickým stmeleným brúsnym kotúčom. Skladá sa z troch hlavných komponentov (obr. 6):
- abrazívneho pásu
- lepidla
- tanierovej podložky
Tanierová podložka nemá vplyv na výslednú kvalitu lamelového kotúča, voľba tej-ktorej podložky pri výrobe ovplyvňuje skôr bezpečnosť a cenu finálneho výrobku. Väčšinou sa používajú podložky vyrobené zo 6-8 vrstiev sklolaminátovej mriežky spevnených živicou, pričom počet vrstiev určuje tuhosť/pevnosť/odolnosť voči prehybu. Alternatívou je použitie plastových podložiek, ktoré sú drahšie. Oproti sklolaminátovým podložkám majú určité výhody: vyššia odolnosť voči teplotám vznikajúcim pri brúsení, jednoduchšia recyklácia a atraktívnejší vzhľad (môžu byť v rôznych farebných prevedeniach).
Obr. 6. Komponenty pre výrobu lamelového kotúča: lamely z abrazívneho pásu (A), lepidlo (B), tanierová podložka (C)
Na rozdiel od tanierových podložiek, je výhodou aj možnosť odstránenia nepotrebných okrajov sústruhom pri nerovnomernom opotrebení lamelového kotúča. Pokiaľ jeho okraj je už úplne opotrebený, ale v jeho strede ostáva ešte nejaké brúsivo, je možné týmto postupom využiť kotúč až „do úplného konca“. Otázne je, či sa to oplatí. Použitie plastových podložiek je do značnej miery aj otázkou regionálnych zvyklostí, pomerne populárne sú napr. v Taliansku.
Tanierové podložky sa vyrábajú v prevedení T27 (ploché) a T29 (kónické) (obr. 7). Plochý tvar tanierovej podložky T27 v kombinácii s radiálne usporiadanými lamelami umožňuje obrábanie kontaktnou plochu sústredenou v línii (príkladom je HERMAN LS-20 Canta). Naproti tomu kónický tvar tanierovej podložky T29 v kombinácii s radiálne usporiadanými lamelami výrazne zväčšuje kontaktnú plochu a umožňuje brúsiť pod väčším uhlom (HERMAN LS-10 Area).
Obr. 7. Tanierová podložka plochá (typ T27) a kónický (T29)
Lepidlo nemá vplyv na kvalitu, ale je rozhodujúcim prvkom pre bezpečnosť nástroja. Jeho úlohou je zaistiť bezpečné spojenie lamiel s tanierovou podložkou. Pri nedostatočnom množstve lepidla by sa lamely mohli pôsobením veľkej odstredivej sily a tlakom kotúča na materiál od podložky odtrhnúť a spôsobiť úraz. Lepidlo je pomerne drahé, na celkovej cene kotúča sa podieľa približne 25 percentami, takže je pri výrobe vhodné použiť optimálne množstvo lepidla, t.j. toľko, aby boli lamely bezpečne uchytené na tanierovej podložke, ale nie zbytočne veľa.
Abrazívny pás. To je to, od čoho závisí, aké vlastnosti bude mať finálny produkt. Ani v tomto prípade to však nie je také jednoduché. Keby sme chceli ísť do detailu a odvodzovať kvalitu lamelového kotúča od kvality abrazívneho pásu, aj toto si môžeme rozmeniť na drobné...
- typ použitého brúsiva
- zrnitosť brúsiva
- typ nosného média
- spôsob nanášania abrazívnych čiastočiek na nosné médium
- použité spojivo, prípadne krycie vrstvy
O abrazívnych pásoch (správnejšie o brúsivách na podložke) sme už v minulosti podrobnejšie písali.
Spomeňme však aspoň najdôležitejšie parametre:
Typ použitého brúsiva: najčastejšie používaným brúsivom je korund, zirkónium, keramický korund a karbid kremíka. Každé z týchto brúsiv sa vyrába v rôznych variantách, ktoré sa od seba líšia chemickým zložením alebo detailami výrobného procesu. Vlastnosti jednotlivých variant sa môžu aj dosť podstatne líšiť, najmä v závislosti od podmienok, v ktorých sú použité.
Zrnitosť brúsiva: najčastejšou používanou zrnitosťou u lamelových kotúčov sú zrnitosti P40, P60, P80 a P120 podľa tabuľky zrnitostí FEPA.
Nosné médium, spôsob nanášania brúsiva naň a krycie vrstvy majú výrazný vplyv na výsledné vlastnosti abrazívneho pásu. Málokto si to uvedomuje, ale voľba vhodného nosného média použitých abrazívnych pásov veľmi výrazne ovplyvňuje priebeh výkonu a efektivity práce lamelového kotúča v čase. Táto problematika je veľmi široká a budeme sa jej podrobne venovať v niektorom z nasledujúcich článkov.
Okrem typu nosného média a spôsobu nanášania brúsiva naň, životnosť lamelového kotúča výrazne ovplyvňuje koľko, akých dlhých a akých širokých lamiel na tanierovú podložku umiestnime. Inými slovami, koľko brúsiva bude finálny kotúč niesť. Výrobcovia rozlišujú kotúče, ktoré sa líšia týmto parametrom rôznym označením, napr. LOW-density (A), MID-density (B), HIGH-density (C) na obr. 8.
Obr. 8. Lamelové kotúče rovnakého typu s rôznym množstvom brúsiva
Ľahko si spočítame, že keď použijeme pri výrobe lamelového kotúča 66 lamiel dĺžky 18mm, bude celková dĺžka aplikovaného abrazívneho pásu 1188mm, kdežto pri 88 lamelách dĺžky 23mm to bude 2024mm, čo je takmer dvojnásobok. Takýto kotúč je už na pohľad hrubší, masívnejší, budí dojem, že „toto už musí niečo vydržať...“. Z hľadiska brúsnych vlastností bude rovnaký (alebo veľmi podobný) ako ten „tenší“, avšak bude mať podstatne vyššiu životnosť. Keď zákazníkovi ide o pomer cena/výkon, mal by voliť takéto „hustejšie“ kotúče, pretože sú cenovo výhodnejšie (abrazívny materiál sa na výrobných nákladoch podieľa zhruba tretinou, avšak tanierovú podložku aj lepidlo je nutné použiť aj u lacnejšej varianty). Čo sa týka našej produkcie, lamelový kotúč priemeru 125mm a zrnitosti P40 je osadený 72 lamelami dĺžky 20mm a šírky 30mm a teda z pohľadu množstva použitého brúsiva by sme ho mohli zaradiť do stredu spomínaného pásma, čiže označili by sme ho ako „mid-density“.
Ak chceme porovnať vlastnosti rôznych lamelových kotúčov, musíme brať do úvahy, že pri exaktnom meraní rozhodujúcich parametrov vstupuje do hry celý rad „premenných“, ktoré môžu mať na výsledné hodnoty výrazný vplyv. Preto musíme zaručiť, aby sa ich test vykonal v identických podmienkach.
Ide najmä o tieto premenné:
- druh a tvar materiálu použitého na testovanie
- typ, výkon a otáčky uhlovej brúsky
- tlak brúsky na opracovávaný materiál
- rýchlosť pohybu brúsky voči opracovávanému materiálu
- sklon aktívnej plochy kotúča voči opracovávanému materiálu
Záver
V tomto článku sme opísali základné vlastnosti a kritériá hodnotenia kvality lamelových kotúčov. V pokračovaní sa budeme podrobnejšie venovať nosným médiám abrazívnych pásov a po objasnení tejto problematiky už budeme môcť pristúpiť k vysvetleniu metodiky testovania kvality a životnosti lamelových kotúčov.
Kľúčové slová: lamelové kotúče, brúsenie, brúsne nástroje, tanierová podložka, lepidlo, abrazívny pás, uhlové brúsky
Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti HERMAN
Ing. Anton Tokár
Vyštudoval som softwarové inžinierstvo a programovaním som sa aktívne zaoberal vyše 25 rokov. V súčasnej dobe je mojou hlavnou pracovnou náplňou vo firme Herman koordinovanie tímu, ktorý sa zaoberá vývojom našej webovej stránky a e-commerce riešeniami. Okrem toho mám niekoľkoročné skúsenosti ako technológ na úseku výroby abrazívnych nástrojov. Voľný čas delím medzi svoje koníčky, ktorými sú predovšetkým umenie, motorka, hra na saxofón, plávanie a cestovanie.
Ďakujeme za Vašu recenziu
Nedpovedali ste správne na otázky z článku
Mikulas Tóth –
Zaujímavé rady, ďakujem.
Papp Sándor –
Fontos tudnivalók vannak a cikkben
V článku sú dôležité informácie
Preložiť text Zobraziť originálPetr Šindelář –
Fajnová věc
Michal –
Zaujímavý článok
Silvia Hanzelová –
Zrozumiteľné a výstižne napísané.
Martin –
poučné
Tomáš Vojík –
není lamela jako lamela. Je potřeba vždy vědět co chci brousit
Ján Antolik –
zaujímavé čítanie
Juraj –
zaujímavý článok
Renáta Sliwková –
Lamelové kotouče jsou sortimentem, který se prodává na naší prodejně. Je vždy přínosem vědět o výrobě a použití co nejvíce.
Libuša –
Poučné.
tibor –
veľmi dobre čítanie
Pavol Hanzel –
Veľmi hodnotný článok