Новини - Як правильно підібрати зубці для пильного полотна

У галузі промислового різання пилки часто помилково вважають звичайними витратними матеріалами. Однак для досвідчених інженерів або керівників виробництва пилка є точно розробленим інструментом. Якість різання часто залежить від відхилення геометрії профілю зуба всього на два-три градуси, що може призвести до серйозного руйнування пилки або до дзеркально гладкої поверхні різу.

Цього разу ми заглибимося в фізичні особливості кутів зубців пилки та розглянемо, як конкретні форми зубців впливають на накопичення тепла, навантаження стружки та якість різання для трьох основних типів матеріалів: чорних металів (сухе різання), деревини та архітектурних композитів.

Анатомія зуба

Перш ніж аналізувати конкретні застосування, ми повинні стандартизувати нашу термінологію щодо трьох критичних кутових розмірів, які визначають продуктивність різання.

Передній кут – це кут нахилу грані зуба відносно радіальної лінії, проведеної від центру леза до кінчика зуба.

Функція:Він визначає «агресивність» різу. Він диктує кут площини зсуву — кут, під яким матеріал деформується та відділяється від заготовки.

Емпіричне правило:Більші позитивні кути вимагають меншої потужності, але забезпечують грубішу обробку та меншу міцність кромки. Негативні кути вимагають більшої потужності, але забезпечують кращий контроль та міцність кромки.

Кут задньої поверхні (кут заглиблення) —β

Це фаска на верхній частині зуба, яка розташована подалі від ріжучої кромки.

Його завдання полягає в тому, щоб запобігти тертю твердосплавних наконечників об матеріал, який ви щойно ріжете.

Ось компроміс:Якщо кут занадто крутий, кінчики зубів будуть крихкими та не матимуть опори, що призведе до сколювання. Якщо ж кут занадто невеликий, тертя призведе до надмірного нагрівання, що спричинить теплове розширення та зрештою спалювання заготовки.

Радіальний (бічний) зазор

Цей кут звужує зуб спереду назад уздовж боків.

Це зменшує тертя між боковинами зубів та стінками пропила (різальної канавки). Для робіт із сухим різанням, де немає мастила для охолодження бокових сторін зубів, цей кут надзвичайно важливий для запобігання накопиченню тепла.

Чорні метали (сухий різ холодної пилки)

Фокус: Термічний менеджмент та ударостійкість

Холодні пилки для сухого різання (оснащені металокерамічними або твердосплавними наконечниками з покриттям) є технічно найскладнішою категорією для проектування. І ось парадоксальна мета: ми хочемо генерувати тепло, але нам потрібно негайно позбутися його.

Під час сухого різання тепло утворюється внаслідок пластичної деформації сталі. Геометрія інструменту повинна передавати приблизно від 80% до 90% цього тепла стружці — таким чином, і лезо, і заготовка залишаються холодними. Саме так працює принцип «холодного різання».

Геометрія "холодного різу"

Під час різання маловуглецевої сталі ми зазвичай використовуємо тристружковий профіль шліфування (TCG). Але кут заокруглення змінюватиметься залежно від мікроструктури сталі.

Тонкостінне кріплення (труби, кутовий залізо, швелери)

Кут нахилу: Позитивний (від +5° до +10°)

Кут зазору: від 10° до 12°

Міркування:Трохи більший зазор допомагає зубу вийти з різу чисто, не зачіпаючи задирку, яка зазвичай утворюється на внутрішній стороні трубки.

Тверді матеріали (пруток, товстий лист)

Кут нахилу: Від нуля до низького позитивного значення від 0° до +3°

Фізика:Під час різання твердої сталі зуб зчіплюється з матеріалом протягом тривалішого часу, створюючи безперервне ударне навантаження. Гострий позитивний кут залишає твердосплавний наконечник без опори та слабким. AНульовий кут нахилуспрямовує сили різання назад у тіло леза, використовуючи міцність карбіду на стиск (яка висока), а не його міцність на зсув (яка нижча).

Кут зазору: 8°

Міркування:Менший кут задньої поверхні додає більше "м'яса" за ріжучою кромкою, діючи як радіатор та структурна опора.

Нержавіюча сталь (виклик зміцнення)

Кут нахилу: 0°до +5°
Особлива увага:Нержавіюча сталь (наприклад, SUS304) має тенденцію до «деформаційного загартування» при терті. Лезоповиненрізати, а не ковзати. Хоча нульовий кут нахилу забезпечує міцність, нам часто потрібен трохи більшийКут заднього ходу (12°)ніж використовується для низьковуглецевої сталі. Це гарантує, що після різу задня частина зуба не контактуватиме з матеріалом, який завдяки своїй еластичності фактично трохи «пружинно відступає».

Застосування для деревообробки

Фокус: напрямок волокна та розділення волокон

Деревина є анізотропним матеріалом, його фізичні властивості відрізняються залежно від напрямку сили відносно волокон. Тому геометрія пильного полотна повинна адаптуватися до волокон.

A. Розривання (різання за напрямком волокон)

Розривання – це, по суті, операція довбання. Мета полягає в тому, щоб прибрати довгі пасма волокна.
- Кут нахилу: Високий позитивний (+20)°до +25°)
- Геометрія: Плоскошліфування (FTG)
- Фізика:Високий кут заточки діє як ручний рубанок, швидко вичерпуючи матеріал. Цей агресивний кут втягує деревину в лезо. Хоча це дозволяє дуже високу швидкість подачі (що життєво важливо для лісопилок), воно залишає шорстку поверхню.
- Фактор стравоходу:«Заглибина» (жолобок між зубами) має бути глибокою та великою. Довгозернисті волокна створюють великий об’єм стружки; якщо жолобок занадто малий, тирса стискається, створюючи тертя та спалюючи деревину (і лезо).
B. Поперечне різання (різання поперек волокон)

Поперечне різання вимагає розрізання волокон, перпендикулярних до розрізу. Якщо ви використовуєте тут поздовжнє лезо (FTG), воно «виділе» або розколе деревину на вихідному боці.
- Кут нахилу: Помірно позитивний (+10)°до +15°)
- Геометрія: Альтернативний верхній скошений різ (ATB) або Hi-ATB
- Фізика:Зуби скошені, утворюючи ножоподібні вістря з чергуючих боків. Вони надрізають волокна зліва та справа від пропилу.передвидалення центрального матеріалу. Нижній кут переднього різу (10°проти 20°) уповільнює "захоплення" леза, забезпечуючи плавніший стрижень, який залишає поліроване торцеве зерно.

Кольорові метали та композити

Фокус: Безпека та стійкість до стирання

A. Алюміній та кольорові метали

Алюміній м'який, пластичний і має низьку температуру плавлення. Він, як відомо, «клейкий» і має тенденцію закупорювати зубці леза.
- Кут нахилу: Від’ємне (-5°до -6°)
- Геометрія: ТКГ
- Фізика безпеки:Якщо ви використовуєте позитивний кут зачіплення (як у випадку з дерев'яним полотном) на алюмінії, полотно «підніметься» на матеріал. У ручній торцювальній пилі це може сильно потягнути ручку пилки вниз або викинути заготовку.Негативний грабельний куткут змінює вектор сили: він штовхає матеріалгетьвід леза та до задньої огорожі, забезпечуючи безпечний та контрольований різ.
- Змащення:На відміну від сухого різання сталі, алюміній зазвичай потребує змащування туманом, щоб запобігти приварюванню стружки до пазу.
B. Будівельні композити (ламінати, меламін, фіброцемент)
- Кут нахилу: Від’ємне (-2°до -5°)
- Фізика:Такі матеріали, як меламін, мають крихке, тверде, як скло, поверхневе покриття на м’якій серцевині з ДСП. Позитивний гак піднімає матеріал вгору, що призводить до відколювання крихкої поверхні.Негативний гакпритискає матеріал вниз під час різання, стискаючи поверхневий шар і запобігаючи відколюванню.
- Примітка щодо матеріалу:Для фіброцементу (з високим вмістом абразивного кремнезему) кут має менше значення, ніж матеріал наконечника.Полікристалічний алмаз (PCD)наконечники обов'язкові для довговічності, зазвичай мають низькі позитивні кути (+5°) для управління великим пиловим навантаженням.