Физико-механические процессы, сопутствующие обработке различных материалов, имеют одну общую тенденцию: режущий орган должен иметь твёрдость выше, чем у обрабатываемого материала и двигаться относительно него с некоторой скоростью. Если речь идёт об обработке металлов, дерева и пластмасс, в качестве обрабатывающего материала могут быть задействованы высоколегированная сталь или распространённые абразивы, такие как карбид кремния или карборунд. Однако если приходится иметь дело с очень твёрдыми материалами, такими как гранит или бетон, предпочтение отдаётся веществам с беспрецедентной твёрдостью — синтетическим алмазам.
Как и прочие виды абразивного инструмента, алмазный имеет россыпь микрочастиц с острыми гранями, которые закреплены в слое связующего вещества. В качестве связки, как правило, выступают металлические сплавы с высокой температурой размягчения. В процессе работы инструмент теряет часть алмазной крошки, при этом верхний слой связки оплавляется и стирается об обрабатываемую поверхность, оголяя новые частицы с острыми гранями.
Существует достаточно большое число вариаций алмазного инструмента, предназначенного для резки, шлифовки, фрезеровки и сверления. При этом напыление располагается исключительно на краях рабочих кромок. В этих местах достигается максимальная скорость резания, что является неотъемлемым требованием правильной работы алмазного инструмента. С этим связан специфический недостаток такого метода обработки — высокая температура в зоне контакта, поэтому обычно подобные работы производят с подачей СОЖ.
Виды, назначение и сферы использования
Алмазный инструмент приобрёл популярность благодаря высокой эффективности обработки твёрдых материалов, чистоте обрабатываемых поверхностей, высокой точности и возможности работы с хрупкими изделиями. Другая особенность — многообразие разновидностей инструмента для выполнения узкоспециальных задач.
Наибольшее распространение получили режущие алмазные диски для пиления камня и бетона. Существует два форм-фактора этих расходных материалов: с разрезной (сегментной) кромкой и рифленым ободком. Считается, что круг с разрезной кромкой лучше подходит при сухой обработке ввиду того, что удаление пыли из зоны резания воздушным потоком через прорези осуществляется более эффективно, в то время как наличие спиральных треков на диске со ступенчатым ободком лучше способствует ускорению потока СОЖ.
Для шлифовки поверхностей применяют алмазные чашки, на рабочей стороне которых имеются выступы, поверхности которых лежат в одной плоскости. С одной стороны, такая конфигурация уменьшает площадь контакта и, соответственно, снижает нагрев от трения. С другой, воздушные промежутки между сегментами способствуют эффективному удалению снятых частиц материала. Есть несколько конфигураций сегментов чашек, не имеющих принципиальной разницы, но отличающихся эффективностью удаления различного отработанного материала из зоны шлифовки.
Как правило, основание у чашек жёсткое, однако также достаточно распространены так называемые черепашки, у которых на гибкой основе закреплены многочисленные сегменты. Такого инструмента имеется очень большое количество разновидностей, отличающихся составом связки, размером алмазного зерна и конфигурацией сегментов, причём каждый отдельный тип черепашек предназначен для работы с определённым типом камня со строгим ограничением режимов обработки.
Сверлильные коронки — третий распространённый тип алмазных инструментов, предназначенный для изготовления проходных каналов в твёрдых массивах безударным методом. В зоне напыления коронка имеет эффективный диаметр, который на несколько миллиметров превышает внешний габарит стакана, за счёт чего образуется зазор для отвода пыли и извлечения керна. Кромка коронок может быть сегментной по аналогии с режущими дисками, что позволяет увеличить скорость вращения инструмента и повысить производительность сверления при равном усилии подачи.