سنگ فرز (Grinding Wheel) ابزاری حیاتی در صنایع و کارگاه‌های مختلف برای برش، سایش، تیز کردن، و پرداخت مواد است. این ابزار از میلیون‌ها ذره ساینده سخت تشکیل شده است که توسط یک چسب (Bond) به یکدیگر متصل شده و تحت فشار و حرارت بالا شکل داده شده‌اند. کارایی هر سنگ فرز کاملاً به مواد تشکیل‌دهنده آن (نوع ساینده و نوع چسب) بستگی دارد.
۱. ساختار و مواد تشکیل‌دهنده اصلی سنگ فرز
سنگ‌های فرز از دو جزء اصلی تشکیل شده‌اند که خواص مکانیکی و عملکردی آن را تعیین می‌کنند:
الف) مواد ساینده (Abrasive Materials)
این ذرات سخت وظیفه اصلی برش و سایش مواد را بر عهده دارند. انتخاب ساینده بر اساس سختی، استحکام و مقاومت حرارتی آن تعیین می‌شود:
ماده ساینده | ویژگی‌های اصلی | کاربرد اصلی |
آلومینای معمولی (Aluminum Oxide - Al_2O_3) | سختی متوسط، مقاوم در برابر حرارت، ارزان و رایج. | سایش و برش فولادهای کربنی و آلیاژی، چدن و آهن‌های سخت. |
آلومینای زیرکونیایی (Zirconia Alumina) (ZA) | بسیار سخت، مقاومت بالا در برابر سایش و شوک حرارتی. | سایش فولادهای ضدزنگ (Stainless Steel) و آلیاژهای نیکل (کاربردهای سنگین). |
کاربید سیلیکون (Silicon Carbide - SiC) | بسیار سخت‌تر از آلومینا، شکنندگی بالاتر. | سایش مواد نرم‌تر اما سخت (مانند چدن‌های خاکستری و غیر آهنی)، سنگ، شیشه و سرامیک. |
الماس (Diamond) | سخت‌ترین ماده طبیعی، پایداری حرارتی بالا. | برش و سایش مواد فوق‌سخت مانند کاربیدهای سمنته (Carbides)، سرامیک‌های پیشرفته و سنگ‌های قیمتی. |
نیترید بور مکعبی (CBN - Cubic Boron Nitride) | پس از الماس، دومین ماده سخت. | سایش فولادهای آلیاژی سخت شده، فولادهای ابزار و سوپر آلیاژها در دمای بالا. |
ب) مواد چسباننده (Bonding Materials)
چسب وظیفه نگهداری ذرات ساینده در کنار یکدیگر را دارد و تعیین می‌کند که سنگ چقدر در حین کار استحکام داشته و چگونه ذرات فرسوده را رها کند.
نوع چسب | ویژگی‌های اصلی | کاربرد و خواص |
چسب شیشه‌ای (Vitrified Bond) (V) | سخت و متخلخل، مقاوم در برابر مواد شیمیایی و حرارت. | رایج‌ترین نوع، مناسب برای سایش دقیق و سرعت‌های بالا. |
چسب رزینی (Resinoid Bond) (B) | نرم‌تر، الاستیک‌تر و سریع‌تر برش می‌دهد. | برش‌های سریع، سنگ‌های نازک برش (Cutting Discs) و عملیات پرداخت. |
چسب رابر (لاستیکی) (Rubber Bond) (R) | انعطاف‌پذیر، لرزش کمتر. | سنگ‌های پرداخت نهایی (Finishing) و عملیات مرکز سایش (Centerless Grinding). |
چسب فلزی (Metal Bond) (M) | بسیار سخت و بادوام. | برای نگهداری ساینده‌های فوق‌سخت (الماس و CBN) در کاربردهای سنگین. |
۲. انواع سنگ فرز بر اساس کاربرد و شکل
سنگ‌های فرز علاوه بر جنس، بر اساس شکل و هدف کاربرد نیز دسته‌بندی می‌شوند:
الف) سنگ‌های برش (Cutting Discs)
- شکل: دیسک‌های بسیار نازک (معمولاً ۱ تا ۳ میلی‌متر).
- مواد: اغلب با چسب رزینی و آلومینای زیرکونیایی یا کاربید سیلیکون (بسته به جنس قطعه).
- کاربرد: برش سریع و دقیق فلزات، پروفیل‌ها، میلگرد و لوله‌ها.
ب) سنگ‌های سایش و پرداخت (Grinding Discs)
- شکل: دیسک‌های ضخیم‌تر (۶ تا ۱۰ میلی‌متر).
- مواد: معمولاً چسب رزینی و آلومینای معمولی.
- کاربرد: حذف جوش‌های اضافی، از بین بردن زنگ، سایش و صاف کردن سطوح فلزی.
ج) سنگ‌های فلاپ (Flap Discs)
- شکل: صفحات ساینده کوچکی که به صورت همپوشان روی یک صفحه پشتی نصب شده‌اند.
- مواد: لایه‌های سنباده (آلومینا یا زیرکونیا).
- کاربرد: ترکیبی از برش سبک و پرداخت نهایی؛ مناسب برای کارهای ظریف‌تر و ایجاد سطح یکنواخت‌تر نسبت به سنگ‌های سایش.
د) سنگ‌های تخصصی (الماسه و CBN)
- شکل: دیسک‌ها یا تیغه‌های برش دندانه‌دار.
- مواد: الماس یا CBN با چسب فلزی.
- کاربرد: برش سنگ، کاشی، بتن، سرامیک (الماس) و تیز کردن ابزارهای فولادی سخت شده (CBN).
۳. عوامل مهم در انتخاب سنگ فرز مناسب
برای انتخاب صحیح یک سنگ فرز، باید به مشخصات فنی که روی سنگ حک شده است توجه کرد:
- نوع ساینده (A): آلومینا، C: کاربید سیلیکون،ZA: زیرکونیا.
- اندازه دانه (Grit Size): عددی که درشت یا ریز بودن ساینده را مشخص می‌کند. عدد کمتر = دانه درشت‌تر و برش سریع‌تر (مانند ۳۶)، عدد بالاتر = دانه ریزتر و پرداخت نرم‌تر (مانند ۸۰ یا ۱۲۰).
- درجه سختی (Grade): میزان سختی چسب (میزان مقاومت چسب در برابر شکستن و رها کردن دانه). از A (نرم) تا Z (سخت) متغیر است.
- سنگ نرم (H تا K): برای فلزات سخت‌تر مناسب است تا ذرات فرسوده به سرعت رها شده و سنگ تیز بماند.
- سنگ سخت (L تا P): برای فلزات نرم‌تر مناسب است.
- ساختار (Structure): فاصله بین دانه‌های ساینده (از ۱ (بسیار متراکم) تا ۱۵ (بسیار باز)). ساختار باز برای کاهش گرما و جلوگیری از پر شدن (Loading) در سایش فلزات نرم مناسب است.
- نوع چسب (V): شیشه‌ای، B: رزینی، M: فلزی.
