Aktualności - Jak dobrać odpowiednie zęby do brzeszczotu piły

W przemyśle cięcia brzeszczoty pił są często mylone ze zwykłymi materiałami eksploatacyjnymi. Jednak dla doświadczonych inżynierów lub kierowników produkcji brzeszczot piły to precyzyjnie zaprojektowane narzędzie. Jakość cięcia często zależy od odchylenia geometrii zęba wynoszącego zaledwie dwa do trzech stopni, co może prowadzić do poważnego pęknięcia brzeszczotu lub uzyskania lustrzanej, gładkiej powierzchni cięcia.

Tym razem przyjrzymy się bliżej cechom fizycznym kątów zębów piły i omówimy, w jaki sposób konkretne kształty zębów wpływają na gromadzenie się ciepła, ilość wiórów i jakość cięcia dla trzech głównych typów materiałów: metali żelaznych (cięcie na sucho), drewna i kompozytów architektonicznych.

Anatomia zęba

Zanim przejdziemy do analizy konkretnych zastosowań, musimy ujednolicić terminologię dotyczącą trzech krytycznych wymiarów kątowych, które definiują wydajność cięcia.

Kąt natarcia to kąt powierzchni zęba względem linii promieniowej poprowadzonej od środka ostrza do czubka zęba.

Funkcjonować:Określa „agresywność” cięcia. Określa kąt płaszczyzny ścinania – kąt, pod którym materiał ulega odkształceniu i oddzieleniu od przedmiotu obrabianego.

Zasada działania:Większe kąty dodatnie wymagają mniejszej mocy, ale zapewniają bardziej chropowatą powierzchnię i mniejszą trwałość krawędzi. Kąty ujemne wymagają większej mocy, ale oferują lepszą kontrolę i wytrzymałość krawędzi.

Kąt przyłożenia (kąt przyłożenia) —β

Jest to ścięcie na górze zęba, oddalone od krawędzi tnącej.

Jego zadaniem jest zapobieganie ocieraniu się końcówek węglikowych o cięty materiał.

Oto kompromis:Jeśli kąt jest zbyt ostry, wierzchołki zębów będą kruche i pozbawione podparcia, co prowadzi do wykruszania. Jeśli kąt jest zbyt płytki, tarcie będzie generować nadmierne ciepło, powodując rozszerzalność cieplną i ostatecznie spalanie obrabianego przedmiotu.

Luz promieniowy (boczny)

Kąt ten powoduje zwężenie zęba od przodu do tyłu wzdłuż boków.

Zmniejsza tarcie między bokami zębów a ściankami szczeliny tnącej. W przypadku cięcia na sucho, gdzie nie ma smaru chłodzącego boki zębów, ten kąt jest niezwykle ważny, aby zapobiec gromadzeniu się ciepła.

Metale żelazne (cięcie na sucho piłą na zimno)

Skupienie: Zarządzanie temperaturą i odporność na uderzenia

Piły do cięcia na zimno na sucho (z ostrzami z cermetu lub węglika spiekanego) to najbardziej wymagająca technicznie kategoria do zaprojektowania. I oto sprzeczny z intuicją cel: chcemy generować ciepło, ale musimy się go natychmiast pozbyć.

Podczas cięcia na sucho ciepło generowane jest przez odkształcenie plastyczne stali. Geometria narzędzia musi odprowadzać około 80% do 90% tego ciepła do wiórów – dzięki temu zarówno ostrze, jak i obrabiany przedmiot pozostają chłodne. Właśnie tak działa zasada „cięcia na zimno”.

Geometria „wędliny”

Podczas cięcia stali miękkiej zazwyczaj stosujemy profil szlifowania trójwiórowego (TCG). Kąt będzie się jednak różnić w zależności od mikrostruktury stali.

Zastosowania cienkościenne (rury, kątowniki, ceowniki)

Kąt nachylenia: Dodatni (+5° do +10°)

Kąt przyłożenia: 10° do 12°

Rozumowanie:Nieco większy prześwit pomaga zębowi wyjść z cięcia czysto, nie pozostawiając zadziorów, które zwykle tworzą się wewnątrz rurki.

Zastosowania stałe (pręty, grube blachy)

Kąt nachylenia: Od zera do niskiej dodatniej wartości 0° do +3°

Fizyka:Podczas cięcia stali litej ząb zazębia się z materiałem przez dłuższy czas, generując ciągłe, silne obciążenie. Ostry, dodatni kąt sprawia, że końcówka węglikowa jest niepodparta i osłabiona.Kąt zerowy Rakekieruje siły tnące do tyłu, do korpusu ostrza, wykorzystując wytrzymałość węglika na ściskanie (która jest wysoka) zamiast jego wytrzymałości na ścinanie (która jest niższa).

Kąt przyłożenia: 8°

Rozumowanie:Mniejszy kąt przyłożenia zapewnia więcej „mięsa” za krawędzią tnącą, która działa jak radiator i wsparcie strukturalne.

Stal nierdzewna (wyzwanie utwardzania)

Kąt nachylenia: 0°do +5°
Szczególne względy:Stal nierdzewna (np. SUS304) ma tendencję do „twardnienia” pod wpływem tarcia. Ostrzemusiećciąć, a nie ślizgać. Chociaż zerowy kąt natarcia zapewnia siłę, często potrzebujemy nieco większegoKąt przyłożenia (12°)niż w przypadku stali miękkiej. Dzięki temu po wykonaniu cięcia tył zęba nie styka się z materiałem, który dzięki swojej elastyczności „odkształca się” lekko.

Zastosowania w obróbce drewna

Skupienie: Kierunek włókien i cięcie włókien

Drewno jest materiałem anizotropowym – jego właściwości fizyczne różnią się w zależności od kierunku siły działającej na słoje. Dlatego geometria brzeszczotu piły musi być dostosowana do słojów.

A. Cięcie wzdłuż włókien

Rozrywanie to w zasadzie operacja dłutowania. Celem jest usunięcie długich pasm włókien.
- Kąt nachylenia: Wysoka pozytywna (+20°do +25°)
- Geometria: Flat Top Grind (FTG)
- Fizyka:Wysoki kąt natarcia działa jak strug ręczny, szybko wycinając materiał. Ten agresywny kąt wciąga drewno w ostrze. Chociaż pozwala to na bardzo szybkie posuwy (niezbędne w tartakach), pozostawia chropowatą powierzchnię.
- Czynnik przełyku:„Gullet” (dolina między zębami) musi być głęboki i szeroki. Włókna długowłókniste tworzą wióry o dużej objętości; jeśli wgłębienie jest zbyt małe, trociny ulegają kompresji, powodując tarcie i przypalając drewno (i ostrze).
B. Cięcie poprzeczne (cięcie w poprzek włókien)

Cięcie poprzeczne wymaga przecinania włókien prostopadłych do miejsca cięcia. Użycie ostrza do rozcinania (FTG) spowoduje „wydmuchanie” lub rozłupanie drewna po stronie wyjściowej.
- Kąt nachylenia: Umiarkowanie pozytywny (+10°do +15°)
- Geometria: Alternatywny skos górny (ATB) lub Hi-ATB
- Fizyka:Zęby są ścięte naprzemiennie, tworząc ostrza przypominające noże. Nacinają one włókna po lewej i prawej stronie nacięcia.zanimusunięcie materiału środkowego. Dolny kąt natarcia (10°w porównaniu z 20°) spowalnia „chwyt” ostrza, umożliwiając płynniejsze ścinanie i pozostawiając wypolerowane włókna końcowe.

Metale nieżelazne i kompozyty

Skupienie: Bezpieczeństwo i odporność na ścieranie

A. Aluminium i metale nieżelazne

Aluminium jest miękkie, ciągliwe i ma niską temperaturę topnienia. Jest znane z „gumowatości” i ma tendencję do zatykania zębów ostrzy.
- Kąt nachylenia: Negatywny (-5°do -6°)
- Geometria: TCG
- Fizyka bezpieczeństwa:Jeśli użyjesz dodatniego kąta natarcia (jak w przypadku brzeszczotu do drewna) do aluminium, brzeszczot będzie „wspinał się” po materiale. W przypadku ręcznej piły tarczowej może to gwałtownie pociągnąć uchwyt piły w dół lub wyrzucić obrabiany przedmiot.Ujemny Rakekąt zmienia wektor siły: popycha materiałz dalaod ostrza do tylnej prowadnicy, co gwarantuje bezpieczne i kontrolowane cięcie.
- Smarowanie:W przeciwieństwie do cięcia stali na sucho, cięcie aluminium zwykle wymaga smarowania mgłą olejową, aby zapobiec przyklejaniu się wiórów do wrębu.
B. Kompozyty budowlane (laminaty, melamina, włóknocement)
- Kąt nachylenia: Negatywny (-2°do -5°)
- Fizyka:Materiały takie jak melamina mają kruchą, twardą jak szkło powłokę powierzchniową na miękkim rdzeniu z płyty wiórowej. Hak unosi materiał do góry, powodując odłupywanie się kruchej powierzchni.Negatywny hakdociska materiał w dół podczas cięcia, ściskając warstwę powierzchniową i zapobiegając odpryskiwaniu.
- Uwaga dotycząca materiału:W przypadku włóknocementu (zawierającego silnie ścierną krzemionkę) kąt ma mniejsze znaczenie niż materiał końcówki.Diament polikrystaliczny (PCD)końcówki są obowiązkowe dla długowieczności, zazwyczaj charakteryzują się niskimi, pozytywnymi kątami (+5°) aby poradzić sobie z dużym obciążeniem pyłem.