Le terme superabrasifs a été utilisé pour décrire de nouvelles options pour les outils de coupe basés sur un matériau de diamant polycristallin (PCD) développé par la société General Electric (GE) aux États-Unis dans les années 1970. Ces composés très durs et cassants représentaient une amélioration des outils de meulage et de coupe disponibles, bien qu’ils nécessitaient de nouvelles techniques pour une utilisation appropriée. Les matériaux sont si durs que seules des meules diamantées peuvent être utilisées pour façonner les outils de coupe fabriqués à partir de ces composés.
Pour qu’un matériau en polisse un autre, le premier matériau doit être plus dur que le second. La dureté est une valeur semi-quantitative et fait référence à la capacité globale d’un matériau à éviter la rupture lors de l’application d’une force. La dureté est généralement associée à la robustesse d’utilisation et à la longue durée de vie. Les matériaux utilisés dans les pièces critiques sont devenus plus durs et plus résistants à l’abrasion à mesure que des améliorations dans les alliages métalliques et les structures bimétalliques ont été développées. Ces pièces doivent être usinées selon les spécifications pour répondre aux tolérances les plus élevées, le formage seul est insuffisant.
Au fur et à mesure que les pièces métalliques sont devenues plus solides, des matériaux d’outils de coupe plus durs ont été développés, notamment de l’acier à outils au carbone, de l’acier rapide et des alliages coulés. Des matériaux à base de céramique, comme les carbures cémentés et les cermets, ont également été utilisés. L’introduction des superabrasifs a considérablement élargi les options disponibles pour l’outilleur.
Les superabrasifs GE PCD consistent en une couche de diamant de la taille d’un micron — 3.3 × 10-6 pieds ou 1 × 10-6 mètres — liée à un substrat de carbure. Le PCD est un diamant synthétique composé de plusieurs cristaux. Pendant le meulage, ces cristaux se cassent et laissent des arêtes plus vives pour continuer le polissage. Les bords nets de la particule cassée dégagent plus facilement la surface de broyage, évitant de boucher la surface. Cet attribut autonettoyant permet à la meule de fonctionner à des vitesses plus élevées, réduit la charge électrique et produit moins de chaleur.
Le nitrure de bore cubique polycristallin (PCBN) est une classe similaire de superabrasifs qui remplacent les cristaux de diamant par des cristaux de bore cubiques. Le PCD est utilisé pour les applications non ferreuses, telles que l’aluminium et le cuivre, et pour les matériaux organiques, tels que les plastiques, les composés de caoutchouc et le bois. Les matériaux PCBN sont utilisés pour des applications ferreuses, telles que la fonte grise. Dans les deux types de superabrasifs, le moyen par lequel l’agent est lié au substrat est également important pour les performances. Une liaison vitrifiée semble être supérieure aux liaisons métal ou résine dans de nombreuses applications, présentant la finition de bord supérieure des agents liés par le métal et la coupe agressive des agents résine.
Pour utiliser les outils de coupe superabrasifs, de nouvelles techniques devaient être apprises par les outilleurs. Des combinaisons auparavant réussies de vitesses d’alimentation et de vitesses de roue ne produiraient pas des produits de qualité. En conséquence, la profession de meulage a développé de nouvelles machines et de nouveaux processus pour travailler avec les nouveaux matériaux.
Les outils de coupe PCD et PCBN ne peuvent eux-mêmes être rectifiés que par des matériaux plus durs. Seules les meules diamantées sont capables de broyer les superabrasifs. Les meules doivent être soigneusement spécifiées en ce qui concerne le type de diamant, la taille des cristaux et la friabilité pour broyer efficacement ces matériaux super durs.