Производительность пиления, главным образом, обусловлена правильным выбором типа пилы. Пиление того или иного вида материала, предъявляет к режущему инструменту определенные требования по ряду основных параметров, удовлетворяющих в полной степени по качеству обрабатываемого древесного материала, производительности деревообрабатывающего оборудования и износостойкости инструмента.
Для того чтобы правильно подойти к этому выбору, ниже мы опишем основные типы дисковых твердосплавных пил предназначенные для того или иного вида пиления древесных материалов.
- пилы для продольного распила древесины;
- пилы для поперечного распила древесины;
- пилы для раскроя ламинированного ДСП и других плитных материалов;
- пилы для резки цветных металлов.
Конструкции полотен дисковых твердосплавных пил достаточно разнообразны. При изготовлении круглых пил сам диск вырезается из высококачественной легированной инструментальной стали – для этого используются (преимущественно за рубежом) точнейшие лазерные устройства с электронным управлением. Конфигурация зубчатых венцов и компенсационных пазух на теле пилы совершенствуется из года в год с учетом разнообразных практических условий и особенностей использования дисковых пил. Они проходят специальную термическую обработку, правку и рихтовку, цель которых – обеспечить пильным дискам оптимальные рабочие характеристики.
Во время работы дисковой пилы происходит расширение (растяжение) диска под влиянием центробежной силы. Однако центробежная сила действует неравномерно, максимальных значений она достигает у периферии. Таким образом, неравномерность растяжения полотна пилы будет тем заметнее, чем больше скорость вращения. Так как центральная часть диска не растягивается, это растяжение придают намеренно рихтовкой либо вальцовкой, изначально натягивая периферию пилы, это дает положительные результаты – сохраняется геометрия пильного диска при работе.
Полотна дисковых пил имеют разнообразные фигурные прорези, конфигурации которых несут определенную функциональную нагрузку (виброгасители, термокомпенсаторы, компенсаторы напряжения, очистители пропила и т.д.)
Рассмотрим подробнее их предназначение. Наибольшую опасность для потери устойчивости пилы представляют напряжения от неравномерного нагрева диска пилы. Зона венца зубьев нагревается от превращения кинетической энергии резания в тепловую энергию, связанного с деформацией древесины при резании. Чтобы устранить последствия данного расширения корпус пилы имеет 3–6 температурных компенсаторов в виде прорезей расположенных радиально от нижней точки межзубовой впадины, которые завершаются круглым отверстием либо зигзагообразной кривой. Также при пилении возможны проявления вибраций, складывающихся от перехода критических частот вращения, распиливаемого материала, точности оборудования, что ведет к соприкосновению боковой поверхностью полотна пилы с древесиной и как следствие ее нагреву. Для снижения вибрации полотна пилы на корпусе и изготавливают так называемые "виброгасители". При пилении хвойных пород древесины зачастую мы сталкиваемся с проблемой налипания смолы на корпус пилы, чтобы снизить влияние данного явления корпуса пил проходят дополнительную полировку.
Для продольного пиления используют пилы с наименьшим количеством зубьев на требуемом диаметре. Более точный расчет количества зубьев будет приведен ниже, сейчас же поясним для чего это необходимо.
Как правило при продольной распиловке главным критерием является производительность, для чего необходимо увеличивать скорость подачи распиливаемого материала, а значит и подачу на резец. С ростом величины подачи на зуб Uz, мм уменьшается значение удельной работы резания Кт, Дж/см3, которая в свою очередь влияет на мощность резания.
Иными словами при увеличении подачи на зуб, в продольном пилении, (при условии фиксирования остальных параметров) снижается требуемая мощность резания Nрез, Вт.
Межзубовая впадина должна иметь такие размеры, при которых бы вся срезанная стружка резцом умещалась в ней.
Поэтому пилы для продольного пиления, при требуемой шероховатости распила, должны иметь наименьшее количество зубьев и большую межзубовую впадину.
Некоторые конструкции пил имеют продолговатые, расположенные под углом к радиусу пилы, прорези с напаянными длинными пластинами твердого сплава.
Пластины в сквозных прорезях имеют отрицательный передний угол. Ширина таких пластин несколько меньше ширины зубчатого венца пилы, но больше толщины корпуса. Данные пластины являются не режущими, а выполняют роль очистителей пропила от стружки, а также исключает зажим пилы в пропиле, уменьшают тем самым трение и как следствие нагрев полотна. Данные конструкции пил с очистителями пропила используют при большой высоте пропила и механической подачи заготовки. Как правило, такие пилы устанавливают на многопильных и обрезных станках.
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 более1 мми ограничивают чрезмерное повышение скорости подачи или ее неравномерность, что особенно важно для станков с ручной подачей.
Также ограничитель предотвращает повреждение режущих кромок выпадающими сучками.
На пилах большого диаметра иногда делают глубокие вырезы по подвенечной зоне. Тип пил при таком исполнении, с делением зубчатого венца глубокими пазухами, иначе определяют как пилы типа "Ганнибал". Глубокие пазухи выполняют роль как очистителей пропила так и служат для охлаждения корпуса пилы. Диаметр таких пил составляет от600 ммдо1500 мм.
В большинстве случаев на этих станках используются пилы диаметром от 250–350 мм., количество зубьев у таких пил составляет от 64–108 шт.
Поясним чем отличается заточка резцов "трапеция–прямой" от "косой".
При раскрое ламината пилами с "косой" заточкой по задней грани, основная нагрузка ложится на вершину трехгранного угла, что приводит к достаточно быстрому его затуплению и появлению сколов, выровов, бахромы. Пилу необходимо снимать на заточку. В пилах с зубьями "трапеция–прямой" основную нагрузку несет трапециевидный зуб, а прямой подчищает. Поскольку на резцах с "трапецией" отсутствуют острые углы, стойкость таких пил будет выше, чем на пилах с "косой" заточкой. Однако такие пилы более сложны в заточке.
Конечно, совсем без сколов на двух стороннем ламинате при пилении такими пилами не обойтись, но размеры и количество сколов можно существенно уменьшить, это достигается за счет переднего отрицательного угла либо специальной заточки, вогнутой передней гранью.
Высокое качество реза обусловлено точнейшим соблюдением пределов осевого и радиального биения при обработке плитных материалов, покрытых меламиновыми пленками, шпоном и т.д. Используются в качестве подрезателей и дробителей, а также в составе парных дробителей. Обрезки измельчаются очень аккуратно благодаря распределению твердосплавных зубъев по 4 шт. на один сегмент.
Рассмотренные выше пилы рассчитаны на вполне конкретные режимы работы (частота вращения, высота пропила, скорость подачи, распиливаемый материал, вид оборудования) и при не оптимальных условиях резания не дают надежных положительных результатов.
При назначении режимов пиления круглыми пилами обычно стремятся обеспечить максимальную производительность станка (максимальную скорость подачи) при одновременном соблюдении требований к качеству распиловки (шероховатости и точности поверхности пропила). Кроме того, ограничения, накладываемые техническими возможностями круглопильного станка и установленного инструмента (мощность привода и частоту вращения пилы, диапазон скоростей подач, устойчивость диска и др.). При продольном пилении древесины круглыми пилами резцы движутся по криволинейной траектории.
