Česká republika
Lamelové kotouče: oblíbené nástroje pro broušení a leštění
V tomto článku se budeme zabývat populárním brusným nástrojem – lamelovým kotoučem, který možná znáte i pod názvem vějířovitý brusný kotouč. Vysvětlíme v něm, co to vlastně lamelový kotouč je, jaké je jeho určení, co má vliv na jeho kvalitu a jakým způsobem je možné ji měřit s přihlédnutím k různým preferencím jednotlivých uživatelů.
Zaměříme se na kotouče s lamelami z pásů s brusivem na podložce. Existují totiž i lamelové kotouče z brusného rouna a kombinované lamelové kotouče, které jsou osazeny střídavě brusivem na podložce a brusným rounem. Občas se můžete setkat i s lamelovými kotouči s výseky (označované jako cut-out , vision nebo transparent), při jejichž použití je během práce vidět opracovávaný povrch materiálu (obr. 1).
Obr. 1. Lamelový kotouč z brusného rouna (A), kombinovaný lamelový kotouč (B), lamelový kotouč s výsekem (C)
Lamelové kotouče jsou nástroje vhodné pro opracování nejen ploch obrobků především z kovových materiálů, odstraňování laku a koroze, ale také pro široké použití v náročných průmyslových podmínkách.
Obr. 2. Příklady různých průměrů a uchycení lamelových kotoučů
Vyrábějí se v různé škále průměrů, tvarů, zrnitostí a typu použitého brusiva. Nejběžnějšími průměry lamelových kotoučů určenými pro použití v běžných úhlových bruskách jsou 115, 125 a 150mm (obr. 2 A). Výjimečně se můžete setkat i s průměry 180 a 230mm. Všechny tyto nástroje mají středový otvor průměru 22,2mm, odpovídající průměru hřídele úhlové brusky.
Pro jemnější obrábění nebo pro obrábění na méně přístupných místech jsou k dispozici také speciální lamelové kotouče menších průměrů. V našem výrobním programu naleznete 100mm lamelové kotouče se středovým otvorem 16,0mm pro malé uhlové brúsky (obr. 2 B). V blízké budoucnosti zařadíme do výrobního programu i mini lamelové kotouče průměru 50mm (obr. 2 C) pro použití v přímých bruskách.
Tyto nástroje existují v provedení s tvz. quick-change uchycením typu R (obr. 3 A) nebo S (obr. 3 B).
Především zrnitost a typ použitého brusiva určují primární oblast použití výrobku. Obecně jsou lamelové kotouče určeny hlavně pro broušení. Je to proto, že nejčastějšími zrnitostmi jsou P40 až P120 a jen výjimečně více. Hranice mezi broušením a leštěním není pevně stanovena a obě operace se v závislosti na povaze práce vzájemně prolínají.
Zrnitost P120 může být při obrábění velkorozměrných kovových konstrukcí považována za leštění, ale při jiných operacích se za leštění nemusí považovat ani zrnitost jemnější než P1000.
Broušení a leštění jsou procesy povrchové úpravy materiálů, ale mají odlišné účely, metody a výsledky:
Obr. 3. Dvě různé varianty uchycení mini-LK
- broušení je proces, při kterém dochází k úběru obráběného materiálu prostřednictvím brusných zrn abrazivního nástroje. Cílem broušení je odstranění většího množství materiálu, úprava tvaru, dosažení požadovaných rozměrů a příprava povrchu pro další procesy. Používá se k odstranění nerovností, ostrých hran nebo hrubých povrchových vrstev.
- leštění je povrchová úprava materiálu prostřednictvím mechanických, chemických, elektrolytických nebo ultrazvukových metod. Jeho cílem je dosažení vysoce hladkého a lesklého povrchu. Tento proces zlepšuje estetický vzhled a může zlepšit i funkční vlastnosti, jako je odolnost proti korozi nebo snížení tření.
Tyto dvě techniky se vždy používají postupně, přičemž broušení je první krok a leštění následuje za ním, aby bylo dosaženo požadovaného finálního vzhledu a kvality povrchu.
V našem článku se předběžně budeme zabývat lamelovými kotouči s brusivem zrnitosti P40 (průměrná velikost hlavní složky - abrazivních zrn - u této zrnitosti je 0,44mm, pro lepší představu, asi jako polovina zrnka máku), které jsou nejprodávanější a nejvíce používané, hlavně pro hrubé broušení a rychlý úběr materiálu. Lamelové kotouče s jemnějším brusivem sice na první pohled vypadají velmi podobně, avšak mají zcela jiné použití a z toho vyplývá, že posuzování jejich kvality musí zohledňovat jiná kritéria.
Které parametry lamelových kotoučů zrnitosti P40 jsou tedy nejdůležitější pro určení jeho kvality (níže se dočtete, proč by byl možná vhodnější termín „jeho vlastností“)? Jelikož se jedná o nejhrubší běžně používanou zrnitost, bude to zejména:
- rychlost úběru materiálu (hmotnost odbroušeného materiálu za jednotku času)
- celková hmotnost odbroušeného materiálu až do momentu úplného opotřebení kotouče*
- cena za odbroušení 1g materiálu
* za úplné opotřebení lamelového kotouče považujeme stav, kdy téměř celá plocha lamel je „sedratá“ (obr. 4) a mezi zbytky lamel začíná být vidět lepidlo, kterým jsou lamely upevněny o talířovou podložku (obr. 5).
Obr. 4. Hrana opotřebovaného a nového lamelového kotouče z bočního pohledu
Obr. 5. Viditelné lepidlo (A) mezi lamelami opotřebovaného lamelového kotouče
Další práce s takovým lamelovým kotoučem již není efektivní a je třeba jej vyměnit za nový. Jeho aktivní plocha obsahuje už jen velmi málo brusiva a navíc lepidlo se dostává do přímého kontaktu s opracovávaným materiálem, což zjistíte i čichem – při broušení cítíte zápach připomínající spálenou gumu nebo plast.
Co ovlivňuje kvalitu lamelového kotouče?
Lamelový kotouč je z hlediska výrobního procesu jednoduchým výrobkem, přinejmenším v porovnání např. s klasickým stmeleným brusným kotoučem. Skládá se ze tří hlavních komponentů (obr. 6):
- abrazivního pásu
- lepidla
- talířové podložky
Talířová podložka nemá vliv na výslednou kvalitu lamelového kotouče, volba té které podložky při výrobě ovlivňuje spíše bezpečnost a cenu finálního výrobku. Většinou se používají podložky vyrobené ze 6-8 vrstev sklolaminátové mřížky zpevněných pryskyřicí, přičemž počet vrstev určuje tuhost/pevnost/odolnost vůči přehybu. Alternativou je použití plastových podložek, které jsou dražší. Oproti sklolaminátovým podložkám mají určité výhody: vyšší odolnost vůči teplotám vznikajícím při broušení, snazší recyklace a atraktivnější vzhled (mohou být v různých barevných provedeních).
Obr. 6. Komponenty pro výrobu lamelového kotouče: lamely z abrazivního pásu (A), lepidlo (B), talířová podložka (C)
Na rozdíl od talířových podložek je výhodou i možnost odstranění nepotřebných okrajů soustruhem při nerovnoměrném opotřebení lamelového kotouče. Pokud jeho okraj je již zcela opotřebený, ale v jeho středu zůstává ještě nějaké brusivo, lze tímto postupem využít kotouč až „do úplného konce“. Otázkou je, zda se to vyplatí. Použití plastových podložek je do značné míry i otázkou regionálních zvyklostí, poměrně populární jsou například v Itálii.
Talířové podložky se vyrábějí v provedení T27 (ploché) a T29 (kónické) (obr. 7). Plochý tvar talířové podložky T27 v kombinaci s radiálně uspořádanými lamelami umožňuje obrábění kontaktní plochou soustředěnou v linii (příkladem je HERMAN LS-20 Canta). Naproti tomu kónický tvar talířové podložky T29 v kombinaci s radiálně uspořádanými lamelami výrazně zvětšuje kontaktní plochu a umožňuje brousit pod větším úhlem (HERMAN LS-10 Area).
Obr. 7. Talířová podložka plochá (typ T27) a kónická (T29)
Lepidlo nemá vliv na kvalitu, ale je rozhodujícím prvkem pro bezpečnost nástroje. Jeho úkolem je zajistit bezpečné spojení lamel s talířovou podložkou. Při nedostatečném množství lepidla by se lamely mohly působením velké odstředivé síly a tlakem kotouče na materiál od podložky odtrhnout a způsobit úraz. Lepidlo je poměrně drahé, na celkové ceně kotouče se podílí přibližně 25 procenty, takže je při výrobě vhodné použít optimální množství lepidla, tj. tolik, aby byly lamely bezpečně uchyceny na talířové podložce, ale ne zbytečně mnoho.
Abrazivní pás. To je to, na čem závisí, jaké vlastnosti bude mít finální produkt. Ani v tomto případě to však není tak jednoduché. Kdybychom chtěli jít do detailu a odvozovat kvalitu lamelového kotouče od kvality abrazivního pásu, i toto si můžeme rozměnit na drobné...
- typ použitého brusiva
- zrnitost brusiva
- typ nosného média
- způsob nanášení abrazivních částeček na nosné médium
- použité pojivo, případně krycí vrstvy
O abrazivních pásech (správněji o brusivech na podložce) jsme již v minulosti podrobněji psali.
Zmiňme však alespoň nejdůležitější parametry:
Typ použitého brusiva: nejčastěji používaným brusivem je korund, zirkonium, keramický korund a karbid křemíku. Každé z těchto brusiv se vyrábí v různých variantách, které se od sebe liší chemickým složením nebo detaily výrobního procesu. Vlastnosti jednotlivých variant se mohou i dosti podstatně lišit, zejména v závislosti na podmínkách, ve kterých jsou použity.
Zrnitost brusiva: nejčastější používanou zrnitostí u lamelových kotoučů jsou zrnitosti P40, P60, P80 a P120 podle tabulky zrnitostí FEPA.
Nosné médium, způsob nanášení brusiva na něj a krycí vrstvy mají výrazný vliv na výsledné vlastnosti abrazivního pásu. Málokdo si to uvědomuje, ale volba vhodného nosného média použitých abrazivních pásů velmi výrazně ovlivňuje průběh výkonu a efektivity práce lamelového kotouče v čase. Tato problematika je velmi široká a budeme se jí podrobně věnovat v některém z následujících článků.
Kromě typu nosného média a způsobu nanášení brusiva na něj, životnost lamelového kotouče výrazně ovlivňuje kolik, jak dlouhých a jak širokých lamel na talířovou podložku umístíme. Jinými slovy, kolik brusiva bude finální kotouč nést. Výrobci rozlišují kotouče, které se liší tímto parametrem různým označením, např. LOW-density (A), MID-density (B), HIGH-density (C) (obr. 8).
Obr. 8. Lamelové kotouče stejného typu s různým množstvím brusiva
Snadno si spočítáme, že když použijeme při výrobě lamelového kotouče 66 lamel délky 18mm, bude celková délka aplikovaného abrazivního pásu 1188mm, kdežto u 88 lamel délky 23mm to bude 2024mm, což je téměř dvojnásobek. Takový kotouč je už na pohled hrubší, masivnější, budí dojem, že „tohle už musí něco vydržet...“. Z hlediska brusných vlastností bude stejný (nebo velmi podobný) jako ten „tenčí“, avšak bude mít podstatně vyšší životnost. Když zákazníkovi jde o poměr cena/výkon, měl by volit takové „hustší“ kotouče, protože jsou cenově výhodnější (abrazivní materiál se na výrobních nákladech podílí zhruba třetinou, avšak talířovou podložku i lepidlo je nutno použít i u levnější varianty). Co se týče naší produkce, lamelový kotouč průměru 125mm a zrnitosti P40 je osazen 72 lamelami délky 20mm a šířky 30mm a tedy z pohledu množství použitého brusiva bychom jej mohli zařadit do středu zmíněného pásma, čili označili bychom ho jako „mid-density“.
Chceme-li porovnat vlastnosti různých lamelových kotoučů, musíme brát v úvahu, že při exaktním měření rozhodujících parametrů vstupuje do hry celá řada „proměnných“, které mohou mít na výsledné hodnoty výrazný vliv. Proto musíme zaručit, aby jejich test byl proveden v identických podmínkách.
Jedná se zejména o tyto proměnné:
- druh a tvar materiálu použitého k testování
- typ, výkon a otáčky úhlové brusky
- tlak brusky na opracovávaný materiál
- rychlost pohybu brusky vůči opracovávanému materiálu
- sklon aktivní plochy kotouče vůči opracovávanému materiálu
Závěr
V tomto článku jsme popsali základní vlastnosti a kritéria hodnocení kvality lamelových kotoučů. V pokračování se budeme podrobněji věnovat nosným médiím abrazivních pásů a po objasnění této problematiky už budeme moci přistoupit k vysvětlení metodiky testování kvality a životnosti lamelových kotoučů.
Klíčová slova: lamelové kotouče, broušení, brusné nástroje, talířová podložka, lepidlo, abrazivní pás, úhlové brusky
Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN
Ing. Anton Tokár
Vystudoval jsem softwarové inženýrství a programování jsem se aktivně věnoval více než 25 let. V současné době je mou hlavní pracovní náplní ve společnosti Herman koordinace týmu, který vyvíjí naše webové stránky a řešení pro elektronické obchodování. Kromě toho mám několikaleté zkušenosti jako technolog v oddělení výroby abrazivních nástrojů. Svůj volný čas dělím mezi své koníčky, kterými jsou především umění, jízda na motorce, hra na saxofon, plavání a cestování.
Děkujeme, recenze byla přidána
Neodpověděli jste správně na otázky z článku
Mikulas Tóth –
Zaujímavé rady, ďakujem.
Papp Sándor –
Fontos tudnivalók vannak a cikkben
V článku jsou důležité informace
Přeložit text Zobrazit 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