Пила круглая для поперечной распиловки. Типы и конструкции круглых пил

Рабочие инструменты круглопильного станка по дереву - круглые пилы

Пилы с плоским диском наиболее распространены и широко применяются на большинстве круглопильных станков. Для круглопильных станков промышленностью выпускается несколько типов круглых пил, что объясняется их различным технологическим назначением. Круглая пила (рис. 98) состоит из корпуса (тонкого диска) и режущей части (зубчатого венца). По форме диска в поперечном сечении круглые пилы подразделяют на пилы с плоским диском, конические и диски с выборкой (поднутрением). Сталь, используемая для пилы, должна обладать пластичностью, позволяющей штамповку и развод зубьев. Зубья круглых пил с плоским диском могут быть оснащены твердосплавными пластинками или наплавками.

Рис. 98. Конструкции круглых пил: i-общий вид; б-с плоским дном; в-левоконическая; г-правоконическая; д-двустороннеконическая; е-строгальная с двухконусным поднутрением; ж-строгальная с одноконусным поднутрением

Основными конструктивными параметрами круглых пил являются: наружный диаметр Д, диаметр посадочного отверстия d, толщина в, число зубьев z.

Геометрия режущих зубьев круглых пил характеризуется линейными и угловыми параметрами. К линейным параметрам относятся: шаг и высота зубьев, радиус скрупления впадины, длина задней грани.

Шаг зубьев t3 - расстояние между вершинами двух смежных зубьев. Высота зуба h3 - расстояние между вершиной и дном впадины зуба, измеренное по радиусу пилы.

В зависимости от вида пиления, положения пилы и направления вращения выбирается и профиль зубьев круглых пил.

Рис. 99. Круглые плоские пилы для распиловки древесины: а,б-стальные для продольной распиловки; в,г-стальныедля поперечной распиловки; д,е,ж-с пластинками из твердого сплава для распиловки древесных материалов;

Пилы круглые плоские для распиловки древесины изготавливают двух типов: 1 - для продольной распиловки, 2-для поперечной. Плоские пилы типа 1, исполнения 1 (рис. 99 а) применяют для продольной распиловки древесины в круглопильных станках с механизированной подачей, а пилы исполнения 2 (рис. 99 б) преимущественно для станков с ручной подачей и в электрофицированном ручном инструменте.

Пилы типа 2, исполнения 1 (рис. 99 в) применяют для поперечной распиловки древесины в станках с нижним расположением пильного вала, а пилы исполнения 2 (рис. 99 г) - в станках с верхним расположением пильного вала.

Промышленность выпускает большое разнообразие типоразмеров крутых пил. Их диаметр колеблется от 125 до 1500 мм, толщина от 1 до 5,5 мм, число зубьев для пил типа 1 может быть 24, 36,48, 60, 72; у пил типа 2 - 36,60,72, 96 и 120. Диаметр посадочного отверстия 32,50 и 80 мм.

Нормальная устойчивая работа круглой пилы возможна только при правильном выборе диаметра И толщины диска, а также диаметра фланца, закрепляющего пилу на шпинделе станка. Наименьший диаметр (мм) пильного диска вычисляют по формулам:

Для пил с верхним расположением шпинделя

D = 2(H + 0,5d + h);

Для пил с нижним расположением шпинделя

Где Н - высота пропила (мм), d - диаметр зажимного фланца (мм), g - наименьшее расстояние от оси пилы до поверхности стола станка (мм), h - наименьший выход пилы из пропила, примерно равный высоте зуба пилы (мм).

Изготовляют крутые пилы из инструментальной стали 9 X Ф.

Средняя стойкость круглых плоских пил между переточками составляет не менее 90 мин. при распиловке древесины хвойных и мягких лиственных пород и 60 мин при распиловке древесины твердых лиственных пород. Допускаемые предельные отклонения от установленных размеров круглых пил приведены в таблице 22.

Таблица 22. Допускаемые отклонения в размерах круглых пил.

Характер отюгоиення	Диаметр пил (в мм)
	150 - 350	400 - 650	700 п более
По диаметру	±3,0	±5.0	±7,0
От прямолинейности по стороне диска	±0,1	±0,2	±0,3
По величине тага и высоте зуба	±0,4	±0,6	±0,8

Отклонения для пил толщиной от 1,2 до 3,4 мм ограничивают величиной ±0,07 мм, а д ля пил толщиной 3,8 мм и более -±0,13 мм. Допускаемая разноутолщенность для пил толщиной от 1,2 мм до 3,4 мм составляет не более ОД мм, а для пил толщиной 3,8 мм и выше - не более 0,15 мм. Центры пилы и отверстия для вала должны совпадать (эксцентриситет допустим не более 0,05 мм) (см. таблицу 23).

Плоские круглые (дисковые) пилы с твердосплавными пластинами - применяют преимущественно для распиловки листовых и плиточных древесных материалов, облицованных плит и щитов, фанеры, клееной и. цельной древесины.

Режущие пластины зубьев пил изготавливают из металлокерамического сплава карбида вольфрама и кобальта ВК 6, ВК15, а корпус пил из стали 50 ХФА или 9 X Ф.

Пилы с твердосплавными пластинами выпускают диаметром Д = 100 - 450 мм; диаметром посадочного отверстия d = 32, 50, 80 или 130 мм; числом зубьев Z = 24, 36, 48, 56, 72. Толщина корпуса пил В = 2 - 2,8 мм, толщина с учетом твердо сплавных пластин В = 2,8 - 4,1 мм.

Пилы изготавливают двух типов: 1 - с наклонной задней поверхностью; 2 - без наклона (см. рис. 99)

Общие сведения. Круглая пила - многорезцовый дереворежущий инструмент в форме диска с зубьями, насеченными на внешней кромке. Круглая пила закрепляется на валу и вращается вместе с ним в процессе пиления древесины непрерывно. При непрерывной подаче материала пиление древесины круглыми пилами характеризуется высокой производительностью. Диаметр круглых пил в зависимости от их назначения - D = -125... 1600 мм, число зубьев пилы - 2=24... 120, шаг зубьев /=10...65 мм, толщина полотна 6=1...5 мм, окружная скорость вращения и = 50...120 м/с.

Скорость подачи в круглопильных станках Vs=10... 150 м/мин. Различают пиление продольное, поперечное и смешанное. Для каждого вида пиления применяют круглые пилы с соответствующим профилем зубьев. Различают пиление со встречной подачей и попутной подачей. При встречном пилении векторы скорости подачи и скорости резания подачи направлены навстречу друг другу, а при попутном - совпадают по направлению. Круглопильные станки бывают с верхним (относительно уровня стола) и нижним, вертикальным и горизонтальным расположением пил; однопильные и многопильные.

Продольное пиление древесины круглыми пилами. Кинематические соотношения.

Качество поверхности пропила. На поверхностях пропила при пилении круглыми пилами образуются различные неровности: кинематические риски, вибрационные неровности, неровности вследствие неточности уширения зубьев, установки пилы на валу, структурные неровности (вырывы, выколы, ворсистость, мшистость), неровности вследствие неравномерного упругого восстановления волокон древесины по зонам годичных слоев. Профиль обработанной круглыми пилами поверхности зависит от оформления профиля зубьев: способа уширения пропила, величин развода и плющения, формы припаиваемой пластинки твердого сплава и трехгранного угла при внешней вершине зуба и т. д.

Поперечное пиление древесины круглыми пилами. При поперечном пилении условия работы зубьев пилы значительно отличаются от условий при продольном пилении. Основное внимание при поперечном пилении уделяется боковому лез- зуба 1 и остроте его вершины. Лезвие совместно с верши- надрезают стружку. Передняя грань зуба 2 отжимает стружку от поверхности пропила и совместно с короткой кромкой скалывает ее. Для обеспечения надрезания стружки без гмитня на зубьях для поперечного пиления древесины делают нисую боковую заточку. Обычно косая заточка выполняется по передней и задней поверхностям зуба с тем, чтобы обеспечить риГютоспособность бокового лезвия и вершины зуба. Кинема- шческие соотношения при поперечном пилении круглыйи пи- иими аналогичны соотношениям при продольном пилении. Различие заключается в роли разных элементов зубьев, из которых При поперечном пилении главными являются боковые кромки (ипиия).

Такая пила может резать 51 -мм доски, то есть даже наиболее толстые доски из … точильные круги, круглые пилы для дерева, сверла для кирпичной кладки и круглые напильники.

К нему относят: ленточные пилы , круглые пилы для продольного и поперечного раскроя древесины, фрезы, строгальные ножи, абразивный инструмент.

Шаг зубьев круглых сегментных пил для разрезки прутков круглого и квадратного сечения приведен ниже. Диски пил изготовляют из стали 50Г или 65Г; твердость дисков НВ 228-321.

Мелкозубая хорошо отточенная круглая пила может дать поверхность разреза, практически не требующую строгания; после шкурения такая поверхность пригодна для отделки.

При обработке кромок фаской следует применять направляющий угольник, вырезанный круглой пилой из цельного куска древесины либо склеенный из двух реек.

Основное назначение круглой электрической пилы (такие пилы часто называют циркульными или дисковыми) - прямолинейная продольная и поперечная распиловка древесины.

В основе устройства пилы лежит круглое металлическое полотно диаметром до 20 см и толщиной максимум 2 мм. Диск крепится к мотору электроинструмента...

К нему относят: ленточные пилы , круглые пилы для продольного и поперечного раскроя древесины, фрезы, строгальные ножи...

Круглая сегментная пила 1 диаметром 1010 мм вращается от электродвигателя 2 типа А61-6 мощность 7 кВт с частотой вращения вала 970 об/мин...

Закрепив круглый стержень в тисках, ножовкой для металла … Выкружная пила состоит из двух стоек, которые вставляют в проушины, выдолбленные в утолщенных концах распорки.

Почему "горят" круглые пилы?

Круглые пилы "горят" от сильного трения о стенки пропила. Это бывает, когда пила зарезается, т.е. отклоняется от прямолинейного пропила, выдавая плохую геометрию пиломатериала. Причин зарезания много. Учитывая, что над распиловкой древесины трудится целая система, состоящая из пильщика, бревна, станка и пилы, сбой может произойти в любом ее месте. Но все же на 90% в зарезании повинна именно пила. С нее и начнем.
Пила должна быть ровная, ведь выпучины трутся о стенки пропила и сильно нагреваются. За счет температурного расширения, они становятся все больше и трутся еще сильней. На пиле появляются синие и черные пятна - прижоги. Пила неравномерно прогревается и выгибается винтом. Возможны глубокие зарезания в древесину с сильной деформацией пилы. Процесс развивается лавинообразно и если во время не вмешаться, можно потерять пилу.
Далее, пила устроена, как велосипедное колесо, только воображаемые спицы в этом колесе давят не вовнутрь, а наружу. В центре находится непрокованное опорное кольцо - "втулка". На него опирается интенсивно прокованная центральная зона пилы - распирающие "спицы". А давят они, на предварительно распираемую в холодном состоянии, подвенечную зону - "обод" нашего воображаемого колеса. Зону, находящуюся непосредственно под зубьями пилы и составляющую примерно одну десятую от ее диаметра.
Зачем это делается? Дело опять в температурном расширении металла. Пила выполняет работу резания своими зубьями. КПД этой работы далеко не стопроцентный, часть энергии выделяется в виде тепла на зубьях пилы - венце, откуда нагрев распространяется на всю подвенечную зону, ведь пила стальная и теплопроводность ее сравнительно невелика. От нагрева, подвенечная зона пилы расширяется и если центральную зону предварительно не расковать, усилие растяжения подвенечной зоны изгибает пилу в восьмерку. Например, подвенечная зона метровой пилы стремится при работе расшириться на 7-8 мм, а непрокованная центральная зона может растянуться лишь на 1 мм!
Вывод напрашивается сам собой, работая с круглыми пилами, мы имеем дело не с механической, а с термомеханической системой. Причем круглые пилы нормально работают только при условии осесимметричного, равномерного нагрева подвенечной зоны.
Если же зубья пилы имеют разную высоту, целые фрагменты зубьев не выполняют, положенную работу, а просто проскальзывают мимо дна пропила. Зато остальным зубьям достается вдвойне. Работающие зубья при этом быстро тупятся и сильно нагреваются, вызывая неравномерное растяжение подвенечной зоны, изгибающее пилу.
Не допускается и нагрев центральной зоны пилы. Он может возникнуть из-за чашеобразности пилы или от греющихся подшипников пильного вала! В этом случае пила приобретает чрезмерную температурную проковку, выгибается в чашу, а затем начинает интенсивно тереться о стенки пропила и зарезаться.
Если круглопильное оборудование находится в не отапливаемом помещении, зимой и летом приходится задавать пиле разную степень проковки. В первую очередь, это касается пил большого диаметра 800 мм и более. Летняя проковка значительно интенсивнее зимней. Летом, пила большого диаметра может иметь сильную триггерную проковку, т.е. иметь два устойчивых состояния. Чем более интенсивную проковку получит пила, тем дольше ей не потребуется пилоправная подготовка. Но здесь важно не переборщить, ведь проковка сугубо индивидуальна для каждого типа пилы и на ее величину влияют твердость стали, диаметр и толщина пилы, скорость вращения и наконец рабочая температура среды.
После проковки пилу необходимо отсимметрировать. Т.е выровнять сумму поверхностных натяжений с обеих сторон пилы. Проверяется симметрирование с помощью установки пилы в вертикальное положение. Прикладывая, длинную пилоправную линейку к пиле справа и слева, убеждаемся, что зазор между линейкой и пилой с обеих сторон одинаков. Если нет, следует слегка проковать пилу с той стороны, где пила центром, касается линейки. Симметричность триггерной проковки проверяется с помощью наклонов пилы к себе и от себя. Центр пилы должен "проваливаться" при одинаковом угле наклона в 5-7 градусов относительно вертикального положения.
Сильно влияют на зарезание пилы развод и заточка зубьев. Развод должен контролироваться на стальных пилах каждую смену и выдерживаться с точностью до 0,03 мм. Если пилу сильно зажало в бревне, то развод следует выставить снова.
Несомненно, следует выдерживать углы заточки, рекомендованные изготовителем пил. Но самое главное, углы заточки должны быть строго симметричны плоскости пилы. В противном случае более острый угол "уведет" за собой всю пилу в его сторону и произойдет зарезание. Даже при ручной заточке, зубья пилы следует затачивать с точностью не хуже плюс минус 1 градус. Естественно, что современные заточные станки способны точить в десятки раз точнее.
Отсюда следующий важный вывод. Пила это совершенно симметричная система, от зарезания ее удерживает только собственная симметрия. Она должна быть симметрично выправлена и прокована, симметрично заточена и разведена. Ну и как мы помним, осесимметрично прогрета. При этом, пила должна быть сбалансирована и иметь одинаковую форму зубьев. А вот эту операцию вручную не сделаешь, она под силу только заточным станкам.
Мощным фактором, стабилизирующим пилу в пропиле, является центробежные силы инерции. Правильно подготовленная, вращающаяся пила стабилизируется в пространстве и представляет собой большой и устойчивый гороскоп. Как говорят специалисты, "расправляет крылья".
Однако, нарушить нормальную работу пилы может фланец имеющий большие торцевые и радиальные биения. Вот здесь мы переходим к следующей группе причин зарезания круглых пил - к параметрам станка и его настройкам.
Как правило, в плохой геометрии пиломатериала на 90% повинна круглая пила, но оставшиеся 10% причин зарезания принадлежат именно станку. Существует много конструкций циркулярных станков. Попытаемся обобщить причины их плохой работы.
Недостаточная мощность привода может проявить себя, когда на вал многопила установлено слишком много пил или они слишком толстые. Зачастую плохую подготовку пил стараются компенсировать увеличением их толщины и большим разводом зубьев. Только пилоправ сможет подготовить тонкие пилы и выставить минимальный развод так, что мощности привода хватит для нормальной работы станка.
Не хватает мощности привода, когда скорость подачи распиливаемого материала очень велика или он вязкий и твердый, например лиственница или дуб. Необходимо подобрать скорость подачи. В станках с водяным охлаждением пил, нужно пристально следить за подачей воды. Бывает слабый напор или забившиеся отверстия в направляющих не обеспечивают необходимой степени смазки и охлаждения пил. А бывают причины и вовсе тривиальные. Ремни провисли и их давно пора менять или не хватает масла в гидросистеме.
Важны и геометрические настройки станка. В хорошем станке, как в армии все должно быть параллельно или перпендикулярно. Вал выставляется строго перпендикулярно движению заготовки, особенно важно это там, где есть его регулировка. Пила должна стоять строго перпендикулярно плоскости станины станка. Измерительные устройства станков типа Кара и Магистраль выставляются параллельно плоскости пилы. Необходимо выставить по инструкции на станок все ограничители пилы и направляющие. А так же расклинивающие ножи.
Будьте предельно осторожны! Практически все перечисленные операции выполняются на работающей пиле. Стоящая пила принимает произвольное положение и не может служить плоскостью отсчета.
Зарезание пил может произойти из-за неисправного пильного вала. Круглые пилы работоспособны только при минимальных торцевых и радиальных биениях пильного вала или фланца. Биения исчисляются сотыми долями миллиметра. Например, торцевое биение фланца метровой пилы в пределах 0,1 мм приводит к мгновенному перегреву пилы от трения о стенки пропила и глубокому зарезанию. Изготовитель нормируют этот показатель в пределах 0,03 мм. Лучше, что бы его значение было еще меньше. Проверку производят индикатором на магнитной стойке.
Пильный вал может быть причиной зарезания в случае сильного нагрева неисправных, перетянутых или несмазанных подшипников. Уделите самое пристальное внимание проверке и смазке пильного вала станка. Плохие подшипники можно обнаружить следующим способом. Приставьте к месту расположения подшипника небольшую рейку с гладкими краями и прижмитесь к ней ухом.
Внимательно прослушайте работу подшипника во время вращения и остановки вала. Скрежет, резкие стуки и щелчки не допускаются. Менять подшипник нужно грамотно, используя съемники. Подшипники имеют разные классы точности и далеко не все годятся для установки на вал. Считаю даже неуместным говорить, что посадочные места под подшипник должны быть шлифованы изготовителем, что сейчас бывает далеко не всегда.
У станков с плавающими пилами есть свои причины зарезания. Это бывает если неправильно отрегулированы зазоры в направляющих. Причем при малом зазоре пилы зарезаются вследствие перегрева, а при большом - вследствие блуждания. Необходимо выставлять рекомендуемые зазоры.
Блуждание пил появляется и в том случае, когда неравномерно сточены направляющие, изготовленные из латуни или баббита. Латунную накладку в этом случае меняют, а баббитовую наплавляют вновь.
Бывает, что между направляющими и пилой вклинивается щепка. Это приводит к сильному заклиниванию и мгновенному перегреву пил. Не спасает даже водяное охлаждение. После этого пилы, как правило, приобретают чашеобразность и нуждаются в пилоправной подготовке.
Многие считают, что самым быстро расходуемым ресурсом круглых пил является заточка, за тем идет развод и только после них правка и проковка. Это и в самом деле так если используются толстые пилы. Однако если вы хотите сэкономить на ширине пропила и иметь солидный коэффициент выхода годного, эти представления придется менять. Тогда на первый план выступает пилоправная подготовка.
На оборудованном тонкими пилами многопиле, править пилы приходится иногда каждые три-четыре часа, т.е. задолго до затупления твердосплавных наконечников. И следует признать, что это мировая практика. Хочешь экономить, готовь профессионального пилоправа.
Мне часто задают вопрос, какой толщины пилы еще могут стабильно резать при соответствующей пилоправной подготовке. Это напрямую зависит от диаметра пилы и от конструкции станка. Но в основном в России пилят очень толстыми пилами. Так меньше хлопот, а деньги при этом вылетают в трубу, в смысле в трубу эксгаустера в виде опила.
По моему опыту прекрасно можно пилить метровыми пилами толщиной 3,6 мм, пилами диаметром 630 мм и толщиной 2,5 мм. И это далеко не предел, ведь пилоправное мастерство не стоит на месте. В Японии умудряются пилить метровыми пилами толщиной около 1,5 мм! Что для нас пока является просто фантастикой.
Спрашивают меня, какие пилы лучше с прорезями или без? Изобретательской мыслью человечества движет лень. Изобретатели понаделали в пилах множество замысловатых прорезей, лишь с одной целью, что бы ни править пилы и ни проковывать. А истина в том, что лучшие пилы - цельные. Они по определению, самые тонкие и самые устойчивые. Тот, кто умеет искусно их готовить, справедливо пожинает щедрые плоды.

Круглые пилы и их классификация Круглая пила - это многорезцовый инструмент, имеющий форму диска, сферы, квадрата, спиральных секторов или цилиндра. Пиление осу-ществляется вращательным движением инструмента при поступательном движении обрабатываемого материала или пилы. Вращательное движение, придаваемое инструменту, характеризуется скоростью резания, его называют главным движением и оно значительно больше скорости поступательного движения, т.е. скорости подачи. Поступательное движение называют движением подачи. Оно опре-деляется скоростью подачи и предназначено для подачи обрабатываемого материала на пилу или пилы на материал. Осуществление процесса пиления возможно только в том случае, ес-ли имеются оба эти движения. В процессе пиления на зубья и диск пилы действуют силы резания, которые могут достигать значительной величины и вызывать деформацию зубьев и пильного диска. Кроме того, при работе возникают центробежные силы инерции и силы трения о распиливаемый материал и об опилки, об-разующиеся при пилении.

Трение вызывает нагрев пилы, который, как и центробежные силы, отрицательно отражается на ее работе. Для того, чтобы круглые пилы могли противостоять воздействию на них сил резания, нагрева и центробежных сил, их изготовляют из высоко-качественных легированных сталей, а размеры определяют по соответст-вующим ГОСТам и техническим условиям. Круглые пилы изготовляют: с плоским диском из стали 9ХФ, строгальные из стали 9ХФ или 9Х5ВФ, с пластинками из твердого сплава из стали 50ХФА и 9ХФ. Предел прочно-сти этих сталей 120-150 кгс/мм2. Режущая часть круглых пил состоит из зубьев, расположенных по окружности. Форма зубьев или их профиль определяется углами резания и очертаниями задней, передней граней и междузубной впадины. При выборе профилей зубьев, их углов резания и режимов пиления необходимо учитывать основные случаи резания слои-стого материала: торцовый рез в радиальном и тангенциальном направле-ниях, продольный рез в тангенциальном и радиальном и поперечный рез в тангенци-альном и радиальном направлениях. В зависимости от назначения пил про-филь зубьев и их угловые значения бывают разными.

По виду пиления (поперечное, про-дольное или смешанное) круглые пилы де-лятся на пилы для продольной, поперечной и смешанной распиловки древесины и древес-ных материалов, отличающиеся друг от друга характером резания, профи-лем зубьев и способом их заточки. Классификация круглых пил дана на схеме ниже. По конструкции круглые пилы характеризуются размерами пильного диска (по внешнему диаметру, диаметру центрового отверстия и толщине диска), его формой в поперечном сечении, а также размерами, числом и профилем зубьев. Поперечное сечение и конструкция различных пил даны на рисунке.

В производственной практике применяют пилы с плоским диском, имеющим одинаковую толщину по всему сечению, с кони-ческим диском, пилы с поднутрением пилы сферические и цилиндрические. За последние годы появились пилы с антишумовым слоем и трех-слойные. Из-за усложнения их эксплуатации, они не по-лучили распространения. Режущая часть зубьев характеризуется угловыми значениями и про-филем зубьев. Угловые элементы зубьев круглых пил, их названия и обо-значения даны на рисунке ниже. Зубья пил имеют углы: передний, заострения и задний. Передний угол? образован радиусом пилы и передней гранью зу-ба. Угол заострения? образован передней и задней гранями зуба. Задний угол? образован задней гранью зуба и касательной к окружности враще-ния пилы, проведенной из вершины зуба. Угол резания? заключен между передней гранью зуба и касательной к окружности вращения пилы, прове-денной из вершины зуба. Он состоит из угла заострения и заднего угла.

В этом процессе резание осуществляется многорезцовым вра­щающимся инструментом в форме диска - круглой пилой. В круг­лопильных станках пила может находиться относительно заготов­ки в верхнем или нижнем положении (рис. 24).

Диаметр резания D = 2R, мм (он же - главная характеристика инструмента - диаметр пилы), в анализе процесса принимается одинаковым для всех зубьев. Частота вращения пилы п, мин -1 , считается постоянной. Тогда скорость главного движения v, м/с:

В среднем скорость v при пилении круглыми пилами на стан­ках составляет 40...80 (максимум 100... 120) м/с.

Движение подачи придается, как правило, заготовке. Скорость механической подачи v s в станках достигает 100 м/мин и более.

Подачу на один оборот пилы S 0 и на один зуб S z мм, опреде­ляют по формулам

где z = πD/t 3 - число зубьев пилы; t 3 - шаг зубьев, мм.

Различают пиление со встречной подачей, когда проекция век­тора скорости главного движения v на направление подачи и век­тор скорости подачи заготовки v s направлены навстречу друг дру­гу, и с попутной подачей, когда они совпадают по направлению.

При продольном пилении попутная подача использует­ся редко, так как при ней возможно затягивание древесины пилой, что приводит к неравномерной скорости подачи, перегрузке дви­гателей механизмов главного движения и подачи, т. е. к аварийному положению. Попутная подача часто встречается при поперечном пилении при неподвижной заготовке. На рис. 24, а, б показано пи­ление со встречной подачей. Изменение направления вектора v бу­дет соответствовать схеме пиления с попутной подачей.

Траектория главного движения - вращения пилы вокруг оси - представляет собой окружность радиуса R, на которой расположе­ны вершины зубьев. Траектория движения подачи заготовки (или оси вращения пилы, если ей придано движение подачи) - пря­мая линия. Траектория движения резания - перемещения верши­ны зуба пилы относительно распиливаемой древесины - получа­ется в результате сложения двух одновременно происходящих дви­жений: главного и подачи.

У всех современных круглопильных станков скорость главного движения v во много раз превышает скорость подачи v s , так что вектор скорости резания v e по величине и направлению мало от­личается от скорости главного движения. В расчетах их обычно при­нимают равными, допуская при этом незначительную погрешность. Слой (см. рис. 24, б) срезается по дуге АВ, которую называют дугой контакта зуба с древесиной. Точка А является точкой вхо­да, точка В - точкой выхода зуба из древесины. Средняя точка С делит дугу контакта пополам. Отмеченным точкам соответствуют угол входа φ вх , угол выхода φ вых и средний угол φ ср , которые отсчитывают от нормали к направлению подачи. Величины углов φ вх и φ вых определяются расстоянием h, радиусом пилы R и высо­той пропила t (табл. 11).

Таблица 11. Соотношения для вычисления φ вх и φ вых

Угол, соответствующий дуге резания или длине срезаемого слоя, называют углом контакта φ конт:

Текущий угол φ , определяющий положение зуба на дуге резания, нарастает равномерно, пропорционально времени; поэтому можно говорить о среднем угле φ ср , характеризующем режим пиления:

При продольном пилении угол φ ср будет соответствовать среднему углу встречи главной режущей кромки зуба с волокнами древесины:

Длина срезаемого слоя / вычисляется как длина дуги контакта

где φ конт измеряется в градусах.

В процессе подачи два соседних зуба формируют разные повер­хности дна пропила: один зуб - поверхность со следом 1- 1 ", вто­рой - поверхность со следом 2-2". Расстояние между этими по­верхностями по направлению подачи равно S z . Расстояние по нор­мали - кинематическая толщина слоя а - различно (рис. 24, в). Текущее значение кинематической толщины срезаемого слоя вы­числяют по формуле

Частные значения толщины слоя:

в точке входа

в точке выхода

в середине дуги резания (серединная толщина)

Средняя толщина вычисляется путем деления площади боко­вой поверхности слоя f c б на длину:

Формулы (109), (110) дают несколько различные результаты, однако с достаточной для практики точностью можно приравнять среднюю по длине дуги резания и среднюю по площади боковой поверхности толщину стружки:

В сечении, проходящем через ось вращения пилы (поперечном), геометрия срезаемого слоя, как отмечалось ранее, зависит от спо­собов уширения пропила: средняя толщина слоя по сечению в середине дуги контакта

Ширина слоя также зависит от способа уширения пропила:

При продольном пилении главная (короткая) режущая кромка зуба перерезает волокна древесины и формирует дно пропила, а боковые режущие кромки участвуют в формировании стенок про­пила. Такое распределение функций предопределяет требования к геометрии зубьев пилы для продольного распиливания: короткая режущая кромка должна быть выдвинута вперед по ходу вращения относительно передней поверхности за счет положительного угла γ . При этом волокна будут перерезаны прежде, чем они начнут отде­ляться передней поверхностью, благодаря чему предотвращается неорганизованный вырыв волокон.

При повышенных требованиях к качеству поверхности пропила у боковых режущих кромок должен быть создан положительный передний угол за счет косой заточки по передней грани (γ бок = φ 1). Так как зубья формируют две стенки пропила, косая заточка должна быть выполнена через зуб: четных зубьев - в одну сторону, нечет­ных - в другую.

Кинематика процесса пиления предопределяет наличие на по­верхности пропила систематических неровностей - рисок, остав­ляемых зубьями (см. рис. 24, г). Можно рассчитать высоту кинема­тических неровностей у, например для пилы с разведенными зу­бьями. Из геометрических соотношений следует, что у= 2аtg λ р , где а - толщина срезаемого слоя; λ р - угол развода.

Могут быть замерены непосредственно на пиле tgλ p = b 1 /h p ; b 1 иh p = 0,5h 3 .

Для оценки шероховатости поверхности по параметру R m max требуется вычислить наибольшее значение кинематических неров­ностей y max :

Расчеты R m max по формуле (114) дают заниженный результат (иногда в несколько раз). Это объясняется тем, что при пилении на станке на шероховатость поверхности пропила оказывают до­полнительное влияние неточности уширения зубьев, контакт с зубьями нерабочей зоны пилы, упругое восстановление волокон древесины и упругий отгиб зубьев, затупление режущих кромок и вершин зубьев, трение стружек о стенки пропила, биение дис­ка пилы в радиальном и поперечном направлениях, вибрация пилы, смещение заготовки во время распиливания и многие дру­гие причины.

Достаточно точный прогноз ожидаемой шероховатости по­верхности пропила можно получить на основании опытных дан­ных, в которых высота неровностей R m max связана с важнейши­ми исходными условиями пиления: наибольшей толщиной сре­заемого слоя (через параметры S z и φ вых ) и способом уширения пропила.

В табл. 12 и 13 приведены допустимые подачи на зуб, обеспечи­вающие заданную шероховатость поверхности.

Таблица 12. Максимальная подача на зуб, мм, при различной заданной шероховатости поверхности пропила для продольного пиления круглыми пилами

Высота неровностей R mm ах, мкм, не более	Разведенные зубья	Плющеные зубья	Зубья с радиальным поднутрением (строгальные)
	при угле выхода φ вых, °
	20 ...50	60...70	20 ...50	60...70	20...50	60... 70
	1,2	1,2	1,8	1,5	-	-
	1,0	0,8	1,5	1,2	-	-
	0,8	0,5	1,2	0,75	-	-
	0,3	0,1	0,45	0,15	-	-
	0,1	0,1	0,15	0,15	-	0,3
	од	-	0,15	-	0,3	0,15
	-	-	-	-	0,15	0,07
	-	-	-	-	0,07	-

Таблица 13. Максимальная подача на зуб, мм, при различной заданной шероховатости поверхности пропила для поперечного пиления круглыми пилами

Примечание: Средние производственные условия резания, зубья острые.

При поперечном пилении (рис. 25) условия работы ре­жущих кромок иные, чем при продольном: перерезает волокна и формирует стенку пропила боковая кромка, а короткая режущая кромка и передняя поверхность скалывают перерезанные волок­на, формируя дно пропила.

Это определяет следующие требования к геометрии зубьев. Бо­ковая кромка должна перерезать волокна прежде, чем в контакт с ними вступит передняя поверхность. Для этого она должна быть выдвинута вперед по ходу пилы относительно короткой кромки за счет отрицательного (или нулевого) контурного переднего угла (γ ≤ 0°) и иметь положительный передний угол γ бок за счет косой заточки. Обычно косая заточка выполняется по передней и задней поверхностям зуба.

Как правило, для размещения стружки во впадинах зубьев не требуется ограничение скорости подачи, вычисленной из условия обеспечения необходимой шероховатости (см. табл. 13). Для про­дольного пиления коэффициент напряженности впадины σ = 2... 3, а для поперечного σ = 20... 30 из-за малых подач на зуб. Это означа­ет, что условия размещения во впадинах и транспортировки стру­жек из пропила остаются нормальными.

В практических расчетах энергозатрат на процесс пиления при проектировании привода круглопильных станков, определении силовых воздействий на инструмент и элементы станка вычисля­ют среднюю цикловую касательную силу.

Средняя цикловая касательная сила - это условная постоянная касательная сила F x ц, которая, действуя на пути, равном длине окружности пилы 2 πR (один оборот - цикл главного движения), совершает ту же работу, что и средняя касательная сила на зубе F xcp за один оборот пилы:

где z - число зубьев пилы (за один оборот пилы каждый зуб прой­дет через пропил, совершая работу, равную F xcp l).

Из равенства следует

где z р e ж - число одновременно режущих зубьев (величина средне­взвешенная, не округляемая до целых единиц).

Средняя касательная сила на зубе F xcp - это условная посто­янная касательная сила, которая, действуя на пути, равном длине срезаемого слоя l , совершает ту же работу, что и фактическая пе­ременная касательная сила на пути, равном фактической дуге кон­такта резца с древесиной.

Сила F xcp отнесена к средней точке дуги контакта С (см. рис. 24, б), положение которой определяет угол φ ср . Величину ее рассчитыва­ют по формуле

где F xT - табличное значение касательной силы для процесса продольного пиления круглой пилой, взятое для толщины срезае­мого слоя а ср в средней точке дуги контакта, Н/мм (табл. 14); b - ширина срезаемого слоя, мм; а попр - общий поправочный мно­житель, учитывающий отличие расчетных условий пиления от табличных.

Таблица 14. Табличная касательная сила F xT и удельная работа К т для продольного пиления круглой пилой

а ср, мм	F x т, Н/мм	К т, Дж/см 3	а ср, мм	F xT , Н/мм	К т, Дж/см 3
0,10	9,5		0,50	23,8	47,5
0,15	12,0		0,60	26,4	44,0
0,20	14,2		0,80	31,2	39,0
0,25	16,0		1,00	36,0	36,0
0,30	18,0		1,20	40,8	34,0
0,35	19,3		1,40	44,8	32,0
0,40	21,0	52,5	1,60	48,8	30,5
0,45	22,5	50,0	2,00	56,0	28,0

Примечание: Сосна, W = 10... 15 %; t = 50 мм, φ в = 60°; V = 40 м/с; зубья острые; δ = 60°.

Максимальная касательная сила

где а тах = а вых - максимальная толщина слоя (вблизи точки выхо­да); а ср - средняя толщина слоя.

Максимальная нормальная сила

По средней цикловой силе вычисляют мощность резания Р р, Вт:

Мощность резания может быть вычислена также по объемной формуле

где К Т - табличное значение удельной работы продольного пиле­ния круглой пилой (см. табл. 14), Дж/см 3 ; а попр - общий поправоч­ный множитель, учитывающий отличие расчетных условий от таб­личных.

Наибольшую скорость подачи v s (р) , допустимую по условию пол­ного использования заданной мощности резания Р р, рассчитыва­ют по преобразованной объемной формуле

По табл. 14 находят значение средней толщины срезаемого слоя а ср, соответствующее вычисленной табличной силе F XT . Затем по а ср по­следовательно в соответствии с формулами (112), (111), (101) опре­деляют а серед , S z . v s .

При поперечном резании расчет сил резания сложнее. Средняя карательная сила на зубе F xcp исчисляется через табличную каса­тельную силу F XT (табл. 15), отнесенную к единице ширины про­пила, а не фактического срезаемого слоя и выбираемую в зависи­мости от кинематической, а не средней по сечению толщины струж­ки на середине дуги контакта:

В этой же таблице приведены табличные значения удельной работы поперечного пиления К Т.

Таблица 15. Табличная касательная сила F Т и удельная работа К Т для поперечного пиления древесины круглой пилой

а серед = S z sin j ср мм	F xT , Н/мм, для ширины пропила В пр , мм	К т, Дж/см 3 , для ширины пропила B пр , мм
1,5	2,5	3,5	5,0	1,5	2,5	3,5	5,0
0,01	1,25	1,05	0,90	0,75
0,02	2,14	1,84	1,56	1,24
0,03	2,94	2,52	2,10	1,65
0,04	3,76	3,16	2,60	1,96
0,05	4,50	3,75	3,05	2,25
0,075	6,45	5,25	4,15	2,85
0,10	8,30	6,70	5,20	3,50
0,15	12,30	9,60	7,50	4,95
0,20	16,20	12,20	9,80	6,40

Примечание: Сосна, W = 15%, зубья острые.

Особенности пиления древесных материалов. Для пиления дре­весно-стружечных плит общий характер зависимости касательной и нормальной сил резания и шероховатости обработанной поверх­ности от средней толщины срезаемого слоя остается тем же, что и для пиления древесины. В табл. 16 приведены ориентировочные дан­ные по пилению ДСтП круглой пилой.

Таблица 16. Табличная касательная сила F xr и удельная работа К Т для пиления древесно-стружечной плиты круглой пилой

а ср , мм	F xr , Н/мм, при плотности плиты, кг/м 3	К Т, Дж/см 3 , при плотности плиты, кг/м 3
0,2	1,6	2,5	3,3	78,6	123,0	167,0
0,4	2,2	3,4	4,7	54,4	85,0	117,0
0,6	2,6	4,1	5,6	43,5	68,0	92,5
0,8	3,0	4,6	6,3	37,1	58,0	78,9
1,0	3,4	5,3	7,2	33,9	53,0	72,0
1,2	3,9	6,1	8,3	32,7	51,0	69,4
1,4	4,5	7,1	9,6	32,4	50,6	68,9
1,6	5,2	8,1	11,0	32,2	50,4	68,5
1,8	5,8	9,0	12,3	32,1	50,2	68,2
2,0	6,4	10,0	13,6	32,0	50,0	68,0
2,2	7,0	11,0	14,9	31,9	49,8	67,8

Примечание: Количество связующего 8 %, зубья острые, v = 40 м/с, В пр = 3 мм, В = 1,7 мм, φ ср = 35 0 .

Качество распиливания ДСтП характеризуется величиной ско­лов на кромке (измеряется по пласти плиты в направлении, пер­пендикулярном плоскости пропила) и шероховатостью поверхно­сти пропила (главным образом величиной неровностей разруше­ния и ворсистостью).

Сколы являются следствием отслоения поверхностных частиц плиты под силовым воздействием зубьев на входе в материал или на выходе из него. Величина сколов может быть сведена к миниму­му за счет правильного выбора геометрии зубьев пилы (переднего угла и угла косой заточки), обеспечения надлежащего подпора по пласти плиты вблизи кромки пропила, исключения возможности работы затупленным инструментом. Шероховатость поверхности пропила в значительной мере зависит от средней толщины среза­емого слоя (подачи на резец). При этом показатели шероховатости ухудшаются с уменьшением плотности плит и содержания связу­ющего.

Для получения удовлетворительного качества поверхности про­пила рекомендуются следующие подачи на зуб пилы: 0,03... 0,05 мм для плит плотностью 700 кг/м 3 и с содержанием связующего ме­нее 8 %; 0,05...0,1 мм для плит плотностью 900 кг/м 3 и с содержа­нием связующего 8... 12 %; 0,15...0,25 мм для плит плотностью свы­ше 900 кг/м 3 и с содержанием связующего свыше 12 %.

При пилении ДСтП, облицованных декоративным пластиком, предъявляются повышенные требования в отношении сколов по поверхности облицовки. Определены условия чистового пиления, при которых длина сколов не превышает 50 мкм: пила минимального диаметра с
зубьями, оснащенными пластинами твердого сплава, γ = -10°, α = 15°, β = 70°, φ бок < 13 мкм, v= = 40... 50 м/с, S z < 0,03 мм. ДСтП, облицованные шпоном, можно распиливать поперек волокон облицовки теми же пилами при несколько большей подаче на зуб: S z ≤ 0,05 мм.

Наиболее часто пилением обрабатывают древесный слоистый пластик ДСП-Б, в котором через каждые 1...2 параллельных слоя шпона один слой расположен под углом 90° к ним.

Структура пластика (рис. 26) предопределяет использование следующих видов пиления: поперек волокон 5 и вдоль волокон в направлении прессования 3, перпендикулярно направлению прессования 1, параллельно клеевым слоям 4 и вдоль волокон с перерезанием их в торец 2. Величина удельной работы и реко­мендуемые параметры пиления ДСП круглой пилой приведены в табл. 17 и 18.

Таблица 17 Удельная работа пиления ДСП круглой пилой

По виду боковых поверхностей пильного диска (по форме по­перечного сечения) различают плоские, конические и строгаль­ные (с поднутрением боковых поверхностей) круглые пилы.

Плоские пилы. Конструктивные характеристики пил регламен­тируются ГОСТ 980 - 80 «Пилы круглые плоские для распиловки древесины» и ГОСТ 9769-79 «Пилы дисковые дереворежущие с пластинками из твердого сплава».

Пилы для распиловки древесины (рис. 27) изготавливают из стали 9ХФ двух типов: А - для продольной распиловки, Б - для попереч­ной. При использовании пил в различных деревообрабатывающих про­изводствах требуется большое разнообразие их типоразмеров. Диаметр пил колеблется в пределах 125... 1600 мм, толщина диска 1,0... 5,5 мм, число зубьев 24... 72 у пил типа А и 60... 120 у пил типа Б. Углы зубьев установлены с учетом условий работы главного (короткого) и боко­вых лезвий зуба при продольном и поперечном пилении.

Пилы типа А (см. рис. 27, б) для продольного распиливания выпускаются в двух исполнениях: исполнение 1 - с ломано-ли­нейной задней поверхностью зубьев и исполнение 2- с прямоли­нейной задней поверхностью зубьев. Пилы типа А исполнения 2 диаметром 125...250 мм с увеличенным числом зубьев применяют в основном в электрифицированном ручном инструменте, на бы­товых деревообрабатывающих и фрезерных станках.

Пилы типа В (см. рис. 27, б) для поперечного распиливания также имеют два исполнения: исполнение 3 - с передним углом, равным нулю, и исполнение 4- с отрицательным передним углом. Пилы исполнения 3 применяют на круглопильных станках с нижним рас­положением шпинделя, исполнения 4 - на станках с верхним рас­положением шпинделя относительно распиливаемого материала.

Углы зубьев круглых плоских пил, °

Нормальная устойчивая работа круглой пилы возможна только в случае правильного выбора диаметра и толщины диска, а также ди­аметра шайбы, закрепляющей пилу на шпинделе станка. Наимень­ший диаметр D min , мм, пильного диска определяется толщиной рас­пиливаемого материала и диаметром фланца для закрепления пилы на шпинделе станка (для пил с расположением шпинделя над и под распиливаемым материалом соответственно) по соотношениям

где t - высота пропила, мм; d ф - диаметр зажимного фланца, мм; h 3 - наименьший выход пилы из пропила, примерно равный высоте зуба пилы, мм; h - наименьшее расстояние от оси пилы до стола станка, мм.

Начальный диаметр диска D = D min + 2Δ, где Δ - запас по радиусу на износ, мм (Δ ≈ 25 мм).

Толщина пильного диска, мм, выбирается в зависимости от диаметра:

Прочие размеры профилей зубьев вычисляют по формулам: шаг зубьев t 3 , мм, при толщине диска b, мм:

высота зуба h 3 , мм:

Число зубьев z, шт.:

Радиус впадины r , мм:

Изготавливают круглые пилы из инструментальной легирован­ной стали 9ХФ, HRC 3 40... 45 в соответствии с требованиями стан­дарта по утвержденной технической документации.

Плоские пилы с пластинками из твердого сплава. Эти пилы (рис. 28) применяют для распиловки древесных материалов (ДСтП, ДВП, клееной древесины), а также цельной древесины (ГОСТ 9769-79).

Режущие пластины зубьев пилы изготавливают из металлоке­рамического сплава карбида вольфрама и кобальта ВК6, ВК15, а корпус пилы - из инструментальной легированной стали 50ХФА или 9ХФ, HRC 3 40...45. По технологическому назначению пилы подразделяются на три типа (табл. 19).

Таблица 19. Размеры и углы зубьев дисковых плоских пил с пластинками из твердого сплава (см. рис. 28)

Параметры пилы		Типы пил
1 - для распиловки ДСтП, фанеры, ДВП, листового пластика и клееной древесины	2 - для продольной распиловки цельной и клееной древесины	3 - для распиловки облицованных щитов поперек волокон
Диаметр D, мм Номинальная ширина пропила В пр, мм	160...400 2,8...4,1	160...450 2,8...4,3	320...400 3,0...4,5
Диаметр посадочного
отверстия d, мм	32...50	32... 80
Число зубьев z Угол, °:	24...72	16...56	56...96
передний γ	10; 5; 0	20; 10	20; 10
заточки β	65; 70; 75	55; 65	55; 65
задний α
резания δ	80; 85; 90	70; 80	70; 80
косой заточки φ

Пилы круглые (дисковые) конические. Конические пилы (рис. 29, а) применяют для ребровой распиловки пиломатериалов на тонкие до­щечки в целях уменьшения отходов древесины в опилки (ширина пропила почти вдвое меньше, чем при пилении плоскими пилами). Толщина отпиливаемых дощечек не должна превышать 12... 18 мм, иначе пила не сможет отгибать их в сторону и произойдет закли­нивание ее в пропиле. Для несимметричной распиловки использу­ют односторонние конические пилы (лево- и правоконические), для симметричной распиловки - двусторонние.

Размеры односторонних конических пил: диаметр 500... 800 мм, толщина центральной части диска 3,4...4,4 мм, толщина зубьев 1,0...1,4 мм, число зубьев 100; диаметр посадочного отверстия 50 мм. Зубья пил имеют передний угол 25°, угол заточки 40°. Материал пил - сталь 9ХФ, HRC 3 41...46.

Пилы круглые (дисковые) строгальные. У строгальных пил боко­вые поверхности имеют поднутрение от периферии к центру под углом 0°15’ … 0°45", вследствие чего отпадает необходимость в уширении режущего венца путем развода или плющения зубьев.

Боковые режущие кромки зубьев строгальной пилы, формиру­ющие поверхности пропила, расположены в одной плоскости. Пильный диск с поднутрением отличается устойчивостью в рабо­те, поэтому качество распиловки характеризуется малыми величинами кинематических и вибрационных неровностей. Поверхно­сти пропила по шероховатости приближаются к строганым (отсю­да и название пил).

Строгальные пилы применяют для чистовой распиловки су­хой древесины влажностью не более 20 % в любом направлении относительно волокон. Размеры пил и профили зубьев стандар­тизованы (ГОСТ 18479-73). По форме сечения различают пилы одноконусные 4 и двухконусные 5 (рис. 29, б). Последние предус­мотрены для продольной 6и поперечной 7 распиловок.

В строгальной пиле масса металла нарастает к периферии дис­ка; при значительных диаметрах диска и большой частоте враще­ния в диске могут возникать опасные разрывающие напряжения от центробежных сил. Поэтому диаметры этих пил не превышают 400 мм (160...400 мм). Материал пил - сталь 9ХФ или 9Х5ВФ, HRC 3 51... 55.