Novinky - Jak vybrat správné zuby pro pilový kotouč

V oblasti průmyslového řezání jsou pilové kotouče často zaměňovány za běžný spotřební materiál. Pro zkušené inženýry nebo vedoucí výroby je však pilový kotouč přesně navrženým nástrojem. Kvalita řezného efektu často závisí na odchylce pouhých dvou až tří stupňů v geometrii profilu zubu, což může vést k vážnému zlomení pilového kotouče nebo k zrcadlově hladkému řeznému povrchu.

Tentokrát se ponoříme do fyzikálních vlastností úhlů pilových zubů a rozebereme, jak specifické tvary zubů ovlivňují hromadění tepla, množství třísek a kvalitu řezu u tří hlavních typů materiálů: železných kovů (suché řezání), dřeva a architektonických kompozitů.

Anatomie zubu

Než budeme analyzovat konkrétní aplikace, musíme standardizovat naši terminologii týkající se tří kritických úhlových rozměrů, které definují řezný výkon.

Úhel čela je úhel čela zubu vzhledem k radiální linii vedené od středu čepele ke špičce zubu.

Funkce:Určuje „agresivitu“ řezu. Určuje úhel smykové roviny – úhel, pod kterým se materiál deformuje a odděluje od obrobku.

Pravidlo:Vyšší kladné úhly vyžadují menší výkon, ale produkují drsnější povrch a nižší odolnost hran. Negativní úhly vyžadují více výkonu, ale nabízejí lepší kontrolu a pevnost hran.

Úhel hřbetu (úhel odlehčení) —β

Toto je zkosení na horní části zubu, které je odvráceno od břitu.

Jeho úkolem je zabránit tření karbidových hrotů o materiál, který právě řežete.

Zde je kompromis:Pokud je úhel příliš strmý, špičky zubů budou křehké a postrádají oporu, což vede k vylamování. Pokud je úhel příliš malý, tření bude generovat nadměrné teplo, což způsobí tepelnou roztažnost a nakonec spálí obrobek.

Radiální (boční) vůle

Tento úhel zužuje zub zepředu dozadu po stranách.

Snižuje tření mezi boky zubů a stěnami řezné drážky. Pro suché řezání, kde není k dispozici mazivo pro chlazení boků zubů, je tento úhel velmi důležitý pro zabránění hromadění tepla.

Železné kovy (studená pila za sucha)

Zaměření: Tepelný management a odolnost proti nárazu

Pily pro suché řezání za studena (osazené cermetovými nebo povlakovanými karbidovými břity) jsou technicky nejnáročnější kategorií pro konstrukci. A zde je neintuitivní cíl: chceme generovat teplo, ale musíme se ho hned zbavit.

Při suchém řezání vzniká teplo plastickou deformací oceli. Geometrie nástroje musí přenést asi 80 % až 90 % tohoto tepla na třísky – tímto způsobem zůstávají jak čepel, tak obrobek chladné. Přesně tak funguje princip „řezání za studena“.

Geometrie „studeného řezu“

Při řezání nízkouhlíkové oceli obvykle používáme třítřískový brusný profil (TCG). Úhel se však bude lišit v závislosti na mikrostruktuře oceli.

Tenkostěnné aplikace (trubky, úhelníková ocel, kanály)

Úhel sklonu: Kladný (+5° až +10°)

Úhel hřbetu: 10° až 12°

Uvažování:Mírně vyšší vůle pomáhá zubu čistě vyjít z řezu, aniž by tahal za otřep, který se obvykle tvoří na vnitřní straně trubky.

Aplikace s plným objemem (tyčový materiál, tlustý plech)

Úhel sklonu: Nula až nízká kladná hodnota 0° až +3°

Fyzika:Při řezání plné oceli se zub dotýká materiálu po delší dobu, čímž vytváří nepřetržité, silné rázové zatížení. Ostrý kladný úhel zanechává karbidový hrot nepodepřený a slabý. ANulový úhel sklonusměruje řezné síly zpět do těla čepele, přičemž využívá pevnost karbidu v tlaku (která je vysoká) spíše než jeho smykovou pevnost (která je nižší).

Úhel hřbetu: 8°

Uvažování:Nižší úhel hřbetu přidává více „masa“ za břitem, které působí jako chladič a strukturální opora.

Nerezová ocel (výzva zpevňování)

Úhel sklonu: 0°do +5°
Zvláštní pozornost:Nerezová ocel (jako SUS304) má tendenci při tření „deformačně ztvrdnout“. Čepelmoštřežte, ne klouzejte. I když nulový sklon dává pevnost, často potřebujeme o něco většíÚhel hřbetu (12°)než se používá pro nízkouhlíkovou ocel. Tím je zajištěno, že po provedení řezu se zadní strana zubu nedotýká materiálu, který se díky své pružnosti efektivně mírně „odpruží“.

Aplikace pro zpracování dřeva

Zaměření: Směr vláken a dělení vláken

Dřevo je anizotropní materiál – jeho fyzikální vlastnosti se liší v závislosti na směru síly vzhledem k vláknům. Geometrie pilového kotouče se proto musí přizpůsobit vláknům.

A. Podrhávání (řezání ve směru vláken)

Trhání je v podstatě sekací operace. Cílem je odstranit dlouhé prameny vláken z cesty.
- Úhel sklonu: Vysoce pozitivní (+20)°do +25°)
- Geometrie: Ploché broušení (FTG)
- Fyzika:Vysoký úhel háku funguje jako ruční hoblík a rychle nabírá materiál. Tento agresivní úhel vtahuje dřevo do kotouče. To sice umožňuje velmi rychlé posuvy (důležité pro pily), ale zanechává drsný povrch.
- Faktor jícnu:„Prohlubeň“ (údolí mezi zuby) musí být hluboká a široká. Dlouhozrnná vlákna vytvářejí velký objem třísek; pokud je prohlubeň příliš malá, piliny se stlačují, což vytváří tření a spaluje dřevo (a pilový list).
B. Příčné řezání (řezání napříč vlákny)

Příčné řezání vyžaduje přerušení vláken, která jsou kolmá k řezu. Pokud zde použijete podélný nůž (FTG), dřevo na výstupní straně „vyfoukne“ nebo rozštípne.
- Úhel sklonu: Středně pozitivní (+10)°na +15°)
- Geometrie: Alternativní horní zkosení (ATB) nebo Hi-ATB
- Fyzika:Zuby jsou zkosené a střídavě tvoří hroty podobné noži. Drážkují vlákna na levé a pravé straně řezné drážky.předodstranění středového materiálu. Spodní úhel čela (10°vs. 20°) zpomaluje „uchopení“ čepele, což umožňuje plynulejší smykový proces, který zanechává leštěný koncový řez.

Neželezné kovy a kompozity

Zaměření: Bezpečnost a odolnost proti oděru

A. Hliník a neželezné kovy

Hliník je měkký, tvárný a má nízký bod tání. Je známý svou „lepkavostí“ a má tendenci ucpávat zuby pilového pásu.
- Úhel sklonu: Negativní (-5°na -6°)
- Geometrie: TCG
- Fyzika bezpečnosti:Pokud na hliníku použijete kladný úhel čela (jako u dřevěného kotouče), kotouč bude „šplhat“ na materiál. U ruční kotoučové pily to může prudce stáhnout rukojeť pily dolů nebo vymrštit obrobek.Negativní sklonúhel mění vektor síly: tlačí materiálpryčod kotouče a proti zadnímu dorazu, což zajišťuje bezpečný a kontrolovaný řez.
- Mazání:Na rozdíl od suchého řezání oceli vyžaduje hliník obvykle mazání mlhou, aby se zabránilo přivaření třísek k drážce.
B. Stavební kompozity (lamináty, melamin, vláknocement)
- Úhel sklonu: Negativní (-2°do -5°)
- Fyzika:Materiály jako melamin mají křehký, sklovitý povrchový povlak na měkkém dřevotřískovém jádru. Pozitivní hák zvedá materiál směrem nahoru, což způsobuje odštípnutí křehkého povrchu.Negativní hákběhem řezu tlačí materiál směrem dolů, čímž stlačuje povrchovou vrstvu a zabraňuje odštípnutí.
- Poznámka k materiálu:U vláknocementu (s vysoce abrazivním obsahem oxidu křemičitého) je úhel méně důležitý než materiál hrotu.Polykrystalický diamant (PCD)hroty jsou nezbytné pro dlouhou životnost, obvykle se vyznačují nízkými kladnými úhly (+5°) pro zvládání vysokého zatížení prachem.