Новости - Как выбрать правильные зубья для пильного полотна

В области промышленной резки пильные полотна часто ошибочно принимают за обычные расходные материалы. Однако для опытных инженеров или руководителей производства пильный диск — это точно спроектированный инструмент. Качество резки часто зависит от отклонения всего на два-три градуса в геометрии профиля зубьев, что может привести к серьезному разрушению пильного полотна или, наоборот, к получению зеркально гладкой поверхности реза.

В этот раз мы подробно рассмотрим физические характеристики углов зубьев пилы и разберем, как конкретная форма зубьев влияет на выделение тепла, нагрузку на стружку и качество резки для трех основных типов материалов: черных металлов (сухая резка), древесины и строительных композитов.

Анатомия зуба

Прежде чем анализировать конкретные области применения, необходимо стандартизировать терминологию в отношении трех важнейших угловых параметров, определяющих производительность резки.

Угол наклона — это угол наклона поверхности зуба относительно радиальной линии, проведенной от центра лезвия к кончику зуба.

Функция:Это определяет «агрессивность» резки. Это определяет угол плоскости сдвига — угол, под которым материал деформируется и отделяется от заготовки.

Общее правило:Большие положительные углы заточки требуют меньшей мощности, но приводят к более шероховатой поверхности и меньшей износостойкости кромки. Отрицательные углы требуют большей мощности, но обеспечивают лучший контроль и прочность кромки.

Угол зазора (угол разгрузки) — β

Это скос на верхней части зуба, расположенный дальше от режущей кромки.

Его задача — предотвратить трение твердосплавных наконечников о только что обрезанный материал.

Вот в чём компромисс:Если угол слишком крутой, кончики зубьев станут хрупкими и не будут иметь достаточной опоры, что приведет к сколам. Если же угол слишком пологий, трение будет генерировать чрезмерное тепло, вызывая тепловое расширение и в конечном итоге прижигая заготовку.

Радиальный (боковой) зазор

Этот угол сужает зуб от передней части к задней вдоль боковых сторон.

Это уменьшает трение между боковыми поверхностями зубьев и стенками пропила (режущей канавки). При сухой резке, когда нет смазки для охлаждения боковых поверхностей зубьев, этот угол чрезвычайно важен для предотвращения перегрева.

Черные металлы (холодная распиловка сухим способом)

Основное внимание уделяется терморегулированию и ударопрочности.

Пильные станки для сухой резки (оснащённые керметными или покрытыми карбидом наконечниками) — это наиболее сложная в техническом плане категория с точки зрения проектирования. И вот здесь кроется парадоксальная задача: мы хотим генерировать тепло, но должны немедленно отводить его.

При сухой резке тепло выделяется за счет пластической деформации стали. Геометрия инструмента должна передавать от 80% до 90% этого тепла стружке — таким образом, и лезвие, и заготовка остаются холодными. Именно так работает принцип «холодной резки».

Геометрия "холодной нарезки"

При резке низкоуглеродистой стали обычно используется профиль шлифовки в три этапа (TCG). Однако угол будет варьироваться в зависимости от микроструктуры стали.

Применение в тонкостенных конструкциях (трубы, уголки, швеллеры)

Угол наклона грабель: Положительное значение (от +5° до +10°)

Угол зазора: от 10° до 12°

Рассуждение:Немного больший зазор помогает зубу чисто выйти из пропила, не задевая бор, обычно образующийся внутри трубки.

Изделия из твердых материалов (прутки, толстолистовой прокат)

Угол наклона грабель: От нуля до низкого положительного значения от 0° до +3°

Физика:При резке цельной стали зуб вступает в контакт с материалом на более длительное время, создавая непрерывную, сильную ударную нагрузку. Острый положительный угол оставляет твердосплавный наконечник без опоры и делает его слабым.нулевой угол наклонаНаправляет силы резания назад, в корпус лезвия, используя прочность карбида на сжатие (которая высока), а не его прочность на сдвиг (которая ниже).

Угол зазора: 8°

Рассуждение:Меньший угол зазора увеличивает толщину режущей кромки, выполняя функцию теплоотвода и несущей конструкции.

Нержавеющая сталь (проблема упрочнения при деформации)

Угол наклона грабель: 0°до +5°
Особое внимание:Нержавеющая сталь (например, SUS304) имеет тенденцию к упрочнению при трении. ЛезвиедолженРежьте, а не скользите. Хотя грабли с нулевым радиусом заточки обеспечивают прочность, нам часто требуется немного больший размер.Угол зазора (12)°)чем тот, который используется для низкоуглеродистой стали. Это гарантирует, что после резки задняя часть зуба не соприкасается с материалом, который благодаря своей эластичности слегка «возвращается в исходное положение».

Применение в деревообработке

Основное внимание уделяется направлению волокон и их расщеплению.

Древесина — анизотропный материал, её физические свойства различаются в зависимости от направления силы относительно волокон. Поэтому геометрия пильного полотна должна соответствовать структуре волокон.

А. Распиливание (резка по направлению волокон)

Распиливание — это, по сути, операция по высеканию. Цель состоит в том, чтобы отделить длинные волокна от основной массы.
- Угол наклона грабель: Высокий положительный результат (+20)°до +25°)
- Геометрия: Плоская шлифовка (FTG)
- Физика:Большой угол заточки действует подобно рубанку, быстро срезая материал. Этот агрессивный угол втягивает древесину в лезвие. Хотя это позволяет достигать очень высокой скорости подачи (что крайне важно для лесопильных заводов), в результате получается шероховатая поверхность.
- Фактор глотки:«Желоб» (углубление между зубьями) должен быть глубоким и широким. Длинные волокна древесины образуют большой объем щепы; если желоб слишком узкий, опилки спрессовываются, создавая трение и сжигая древесину (и пильное полотно).
В. Поперечная резка (резка поперек волокон)

Для поперечной распиловки необходимо перерезать волокна, перпендикулярные направлению разреза. Если использовать здесь пильное полотно для продольной распиловки (FTG), оно «разнесет» или расщепит древесину на выходе.
- Угол наклона грабель: Умеренно положительный (+10)°до +15°)
- Геометрия: Чередующийся верхний скос (ATB) или Hi-ATB
- Физика:Зубья имеют скошенные кромки, образующие острые, как нож, кончики с чередующихся сторон. Они надрезают волокна слева и справа от пропила.доудаление центрального материала. Нижний угол наклона (10)°против 20°) замедляет «захват» лезвия, обеспечивая более плавное режущее действие и полированный торцевой слой древесины.

Цветные металлы и композитные материалы

Основные характеристики: безопасность и износостойкость.

А. Алюминий и цветные металлы

Алюминий — мягкий, пластичный материал с низкой температурой плавления. Он известен своей клейкостью и склонностью забивать зубья лезвия.
- Угол наклона грабель: Отрицательный (-5)°до -6°)
- Геометрия: TCG
- Физика безопасности:Если использовать положительный угол заточки (как у пилы по дереву) при работе с алюминием, лезвие будет «подниматься» на материал. В ручной торцовочной пиле это может резко потянуть рукоятку вниз или сбросить заготовку.Отрицательные граблиИзменение угла воздействия приводит к изменению вектора силы: он толкает материал.прочьот лезвия и вдоль заднего упора, обеспечивая безопасный и контролируемый срез.
- Смазка:В отличие от сухой резки стали, при резке алюминия обычно требуется смазка туманом, чтобы предотвратить приваривание стружки к канавке.
В. Строительные композиты (ламинаты, меламин, фиброцемент)
- Угол наклона грабель: Отрицательный (-2)°до -5°)
- Физика:Такие материалы, как меламин, имеют хрупкое, твердое как стекло покрытие на мягкой сердцевине из древесно-стружечных плит. Надежный крюк поднимает материал вверх, вызывая отслаивание хрупкой поверхности.Отрицательный крючокПри резке прижимает материал вниз, сжимая поверхностный слой и предотвращая сколы.
- Примечание к материалу:Для фиброцемента (с высоким содержанием абразивного кремнезема) угол наклона имеет меньшее значение, чем материал наконечника.Поликристаллический алмаз (PCD)Для долговечности необходимы наконечники, как правило, с небольшим положительным углом (+5).°) для борьбы с высокой запыленностью.