Журнал "Шпиндель" апрель 2002 г.

    В данной статье остановимся на особенностях выбора дисковых пил с пластинами твердого сплава.
  
       Расчет основных параметров твердосплавных пил
  
Диаметр D пилы выбирают в зависимости от толщины распиливаемого материала:

  Диаметр d посадочного отверстия равен диаметру шпинделя круглопильного станка.
  Толщина b полотна пилы зависит от диаметра пилы D, условий пиления и возможностей качественной подготовки пилы к работе. Стандартизованные пилы каждого диаметра выпускаются обычно 2-3 толщин. Более тонкие пилы менее энергоемки, дают меньшие потери материала в опилки, но менее устойчивы в работе и требуют более качественной их подготовки. Поэтому при тяжелых условиях работы и отсутствии квалифицированного персонала рабочих-инструментальщиков следует выбирать более толстые пилы.
   Число зубьев z круглой пилы предварительно рассчитывают по формуле z= 1000 x Vs/(n x Sz),
  где Vs - скорость подачи заготовки, м/мин, выбираемая в зависимости от требуемой производительности круглопильного станка,   n - частота вращения пилы, мин^-1, определяемая по паспорту станка,
  Sz - подача на зуб, мм, выбираемая в зависимости от требований к качеству обработки. При продольном пилении древесины подача на зуб Sz = 0,15...0,25 мм при шероховатости поверхности 200...320 мкм и Sz = 0,75...1,00 мм при шероховатости поверхности 500...800 мкм.   При поперечном пилении древесины и необлицованных древесностружечных плит Sz =0,05...0,15 мм. При пилении плит и щитов, облицованных шпоном, Sz =0,03...0,05 мм,а плит и щитов, облицованных декоративным пластиком, Sz =0,02...0,03 мм.
  Эти значения подач на зуб определены исходя из требований к качеству раскроя и форматной обработки щитовых деталей:непрямолинейность пропила 0,4 мм на метр при черновом и 0,1 мм на метр при чистовом раскрое. Величина сколов на пласти щита при черновом раскрое 7 мм, при чистовом – 0,5 мм. Предварительно рассчитанное число зубьев округляют до ближайшего стандартного для выбранного типа пилы.
  Шаг зубьев t, определяя объем межзубовой впадины, в которой размещается срезанная стружка, является важной характеристикой круглой пилы. Величина шага t однозначно связана с диаметром пилы D и числом зубьев Z: t = 3,14x D/Z.  
  Конструкции полотен круглых твердосплавных пил достаточно разнообразны. Большинство пил имеет 4…6 температурных компенсаторов в виде прорезей шириной около 2 мм и длиной 15…20 мм. Прорезь расположена радиально от нижней точки межзубовой впадины и завершается круглым отверстием диаметром около 5 мм.   Некоторые изготовители пил устанавливают в это отверстие медную заклепку для уменьшения вибраций пилы.
  Многие зарубежные фирмы снабжают полотна твердосплавных пил самыми разнообразными фигурными прорезями, в том числе и очень узкими, выполненными лазером. В ряде случаев это дает положительные результаты – повышается жесткость и устойчивость пил, заметно снижаются вибрации и шум при работе.
  Судя по всему, такие пилы рассчитаны на вполне конкретные режимы работы (частота вращения, высота пропила, скорость подачи, распиливаемый материал) и при отличных условиях резания не дают надежных положительных результатов.
  Некоторые конструкции пил имеют продолговатые, расположенные под углом к радиусу пилы, прорези с напаянными длинными пластинами твердого сплава.
  Ширина этих пластин несколько больше ширины зубчатого венца пилы, что исключает зажим пилы в пропиле, уменьшает трение и нагрев полотна. Пластины, напаянные в овальные прорези, имеют положительный передний угол и являются режущими. Срезая тонкий слой материала, эти зачистные ножи убирают глубокие кинематические неровности (риски) от основных зубьев пилы и существенно улучшают качество обработанной поверхности.
  Широко распространены полотна пил с ограничителями подачи в виде выступов корпуса перед каждым зубом пилы. Радиус наружной поверхности выступа меньше радиуса режущей кромки зуба не более 1 мм и ограничивают чрезмерное повышение скорости подачи или ее неравномерность, что особенно важно для станков с ручной подачей.
  Форма зубчатого венца зависит от распиливаемого материала, разновидности пиления и параметров оборудования.

Примеры выбора круглых пил
  Выбор оптимальной для конкретных условий работы пилы выполняются в два этапа. На первом рассчитывают основные параметры пил и собирают сведения по возможно большему числу предприятий-изготовителей и организаций-продавцов таких пил. На втором этапе сопоставляют альтернативные варианты по критерию приведенных затрат на инструмент.
  Рассмотрим два примера выбора пил.
  1. Допустим, нам необходимо выбрать пилу для продольного пиления дубовой доски толщиной 80 мм на станке модели ЦДК4-2 при скорости подачи30 м/мин; допустимая шероховатость поверхности не более 320 мкм.
  Для распиловки дубовых заготовок можно применить как стальные плоские пилы по ГОСТ 980-80 (тип1, так как распиловка продольная, исполнение 1, так как пиление производится на станке),так и дисковые с пластинками твердого сплава по ГОСТ 9769-79 (тип 2, так как распиловка продольная).
  Из паспорта станка определяем частоту вращения пилы (3000 об/мин) и диаметр посадочного отверстия пилы (d=50 мм). Расчетное число зубьев при Sz =0,2 мм, z=1000х30/(3000х0,2)=50.
  Диаметр пил для раскроя доски толщиной 80 мм должен быть, как показано выше, D=360 мм для стальной пилы и D= 250 мм для твердосплавной пилы.
  По каталогу “Дереворежущий инструмент” находим для стальных плоских пил (ГОСТ 980-80, тип 1, исп.1) при D=360 мм, ближайшее к расчетному стандартное число зубьев Z = 48. Такие пилы выпускаются трех толщин: 2,0; 2,2; 2,5 мм.   Учитывая достаточно тяжелые условия работы (распиловка древесины дуба, высота пропила 80 мм, скорость подачи 30 м/мин) выбираем толщину пилы 2,2 мм.
  Таким образом, определены все необходимые параметры стандартизованнойкруглой пилы:
Пила круглая плоская по ГОСТ 980-80, тип 1, исполнение 1, D=360 мм, d=50 мм, В=2,2 мм, z=48, обозначение 3420-0180.
  Аналогично находим параметры твердосплавной пилы:Пила дисковая с твердосплавными пластинами по ГОСТ 9769-79, тип 2, D=250 мм, d=50 мм, В=2,8 мм, z=56, обозначение 3420-0487.
  2. Выбрать пилы для форматной обработки мебельных щитов на линиях типа МФК.
  В каталоге “Дереворежущий инструмент” указаны твердосплавные подрезные пилы D=160 мм, d=32 мм, B=3,0 мм, Z=24. Обозначение 3429-4003 (правые пилы) и 3429-4004 (левые пилы) и основные пилы комбинированные (дробилки) D=250 мм, d=40 мм, B=35 мм, Z=56. Обозначение 3219-6010 (правые пилы) и 3219-6011 (левые пилы).
    Когда число зубьев пил для работы на конкретном оборудовании практически одинаковые, как в данном случае, следует определить скорость подачи заготовки, обеспечивающую требуемое качество обработки. Для линий форматной обработки и облицовки кромок щитов качество пиления определяется величиной сколов облицовочного материала на пласти щита. Подача на зуб, как указано выше, должна быть не более 0,04 мм. Рассчитаем скорость подачи Vs = (Sz x Z x n)/ 1000 = (0,04x56x6000)/1000 = 13,4 м/мин. Пилы с нужными параметрами изготавливаются рядом отечественных или зарубежных инструментальных фирм. Номенклатура этих пил настолько широка, что ни упомянутый каталог, ни иной справочник не может дать по ним достаточно полную информацию. Такую информацию о специальных инструментах можно почерпнуть из фирменных каталогов. Порядок выбора пил по каталогу ничем не отличается от приведенного выше.

Наиболее сложно получить достоверные сведения по стойкости инструмента. В наших примерах значения стойкости и допустимого числа переточек стальных и твердосплавных пил взяты по официальным нормативам, а по алмазным – по данным их изготовителя ЦНИИТИ: таблица 2.
Следует принимать во внимание, что стойкость твердосплавных пил при обработке ДСтП зачастую уменьшается по мере переточек, так как при заточках не полностью устраняются все следы износа зубьев. Признаком не полной заточки зуба являются блики на уголках пластины твердого сплава. Они хорошо видны при контроле качества заточки с применением лупы. Заточка твердосплавных пил должна производиться по передней и задней граням, причем толщина слоя, сошлифовываемого с передней поверхности, должна быть примерно в 3 раза больше толщины слоя, снимаемого с задней поверхности.

Результаты расчета приведенных затрат позволяют сделать следующие выводы.

При продольной распиловке дубовых заготовок применение пил с пластинами твердого сплава дает значительную экономию по сравнению со стальными пилами.