Ленточная пила

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при отрезке материала или прорезке пазов. Пила содержит пильное полотно с разведенными режущими зубьями, на которых выполнены режущие кромки, и шкивы для передачи движения пильному полотну. Режущая кромка выполнена на зубе в виде расположенных под углом друг к другу линий, образующих в точке пересечения вершину профиля зуба, направленную в сторону движения пилы. Для получения постоянного поднутрения ленточное пильное полотно выполнено цельным в виде трапеции, огибающим шкивы цилиндрической формы. На поверхности, равной ширине большего основания трапеции, нарезаны зубья. Угол между осями шкивов составляет 2α, где α - угол профиля полотна в поперечном сечении. В результате обеспечивается повышение стойкости пилы, качества и производительности резки. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при отрезке материала или прорезке пазов.

Известны ленточные пилы, содержащие пильное полотно с зубьями, режущие кромки которых прямолинейны и перпендикулярны боковым сторонам полотна. Боковые фаски на спинках некоторых типах зубьев пил, изготовленных попеременно с разных сторон или одновременно на одном зубе через зуб, различные величины переднего угла γ, а также типы разводки практически дают одну и ту же картину процесса резания, т.е. при отрезке или прорезке образуется стружка прямоугольной формы, которая при деформации под действием сил резания расширяется и утолщается. Происходит трение стружки об обработанную поверхность, увеличивается шероховатость, стружка заклинивается между полотном пилы и поверхностью пропила. При вхождении пилы с прямыми зубьями в заготовку возникают ударные или резко возрастающие нагрузки, т.к. режущая кромка входит в материал всей шириной зуба, что приводит к поломке зубьев, уводу полотна, особенно при резании труднообрабатываемых материалов. Кроме того, даже при спокойном резании пилой происходит быстрый износ крайних профилирующих точек режущей кромки, что приводит к уменьшению ширины зуба, угла поднутрения α до 0°, a следовательно, увеличения трения и сил при резании, затиранию пилы и, в конечном счете, к разрыву пильного полотна. Следует также иметь в виду малый объем межзубой впадины и узкую ширину пропила, что приводит к забиванию впадины стружкой, ухудшению пакетирования, выкрашиванию зубьев пилы, увеличению неравномерности работы, снижению качества и режимов резания.

Известны инструменты с наклонными и винтовыми зубьями, с одним или переменно чередующимся направлением зубьев, позволяющие улучшить условия резания, повысить стойкость инструментов и производительность труда. При резании такими инструментами обеспечивается плавное возрастание нагрузки на каждый зуб, улучшение процесса резания. Но эти инструменты обладают существенными конструктивными и технологическими недостатками. В связи с появлением неуравновешеных сил на боковых сторонах зубьев при резании появляются вибрации, что приводит к быстрому их износу или поломке. Поэтому в машиностроении для уравновешивания боковых сил применяют сдвоенные или спаренные инструменты, например, фрезы, установленные на одной оправке и имеющие косые или винтовые зубья противоположного направления, шевронные зубчатые передачи в машинах и т.п.

Задачей заявленного изобретения является повышение качества и производительности при обработке ленточными пилами за счет повышения стойкости посредством уменьшения нагрузки на профилирующие точки режущих кромок зубьев.

Заявленный технический результат достигается посредством создания ленточной пилы, содержащей пильное полотно с разведенными режущими зубьями, на которых выполнены режущие кромки, и шкивы для передачи движения пильному полотну, характеризующиеся тем, что режущая кромка выполнена на зубе в виде расположенных под углом друг к другу линий, образующих в точке пересечения вершину профиля зуба, направленную в сторону движения пилы, для получения постоянного поднутрения ленточное пильное полотно выполнено в виде трапеции, огибающим шкивы цилиндрической формы, причем на поверхности, равной ширине большего основания трапеции, нарезаны зубья, угол между осями шкивов составляет 2α, где α - угол профиля полотна в поперечном сечении; при этом для полотен большой толщины ленточная пила состоит из двух одновременно работающих пильных полотен небольшой толщины с противоположно направленными под углом к полотну режущими кромками зубьев, и при работе пилы смежные зубья образуют общую вершину, обращенную в сторону движения пилы, а разводка двух смежных зубьев производится в одну и ту же сторону; кроме того, пильные полотна изготавливают переменного сечения, например, в виде прямоугольной трапеции, причем на поверхности, равной ширине большего основания, нарезаны зубья, прямолинейные боковые стороны полотен при резании примыкают друг к другу, а две другие боковые стороны, выполненные под углом α, создают поднутрение; зубья пилы изготавливают с одинаковым или разным углом наклона режущих кромок, без смещения или со смещением вершин двух смежных зубьев относительно центра зуба пилы, с прямолинейной фаской или с округлением при вершине зуба.

На фиг.1 показана ленточная пила 1 с существующей конструкцией зуба с передним углом γ на зубьях, V - скорость перемещения пильного полотна. Режущая кромка 2 выполнена прямолинейной. На некоторых типах пил по боковой стороне спинки зуба могут быть выполнены фаски через 1-2 зуба.

На фиг.2 показана предлагаемая конструкция ленточной пилы. Углы ω и ω₁ на зубьях 3 могут быть одинаковыми или различными по величине, но обязательно чередоваться для уравновешивания боковых сил на полотно пилы.

При резании пилами с такой конструкцией зубьев при врезании происходит постепенное увеличение нагрузки на режущие кромки. Причем основную (ударную) нагрузку в первоначальный момент воспринимает вершина зуба. Обработка начинается с внедрения точечной вершины режущей кромки, расположенной на пересечении наклонных линий, затем обработка происходит наклонным профилем режущей кромки. Процесс резания зубом пилы заканчивается окончательным профилированием пропила или паза крайними точками режущей кромки, где усилие резания практически равно нулю. При таком резании обеспечивается спокойный, равномерный и плавный режим работы инструмента даже в случае затупления вершины зуба пилы, т.к. первоначальная нагрузка в этом случае при врезании зуба пилы будет постепенно переходить на новые точки режущей кромки, пока не будет изношена полностью вся режущая кромка.

При резании пилами с новой конструкцией зуба наклонные под углом ω и ω₁ режущие кромки образуют при резании разделенные на отдельные, легко завиваемые и свободно размещаемые во впадине зуба пилы стружки, удаляемые при выходе зуба пилы из заготовки, оставляя на долю профилирующих точек режущей кромки лишь окончательную зачистку и получение точно прорезанного паза.

Указанная форма зуба пилы легко может быть выполнена на ленточных полотнах любой толщины, но наиболее эффективна при применении ленточных пил с большой толщиной полотна. Однако такие пилы, более жесткие и обладающие большей прочностью, имеют существенный недостаток, т.к. при огибании полотном приводного шкива эти полотна трудно деформируются, требуются дополнительные затраты мощности для привода пилы, создаются большие внутренние циклические напряжения, которые приводят к разрушению полотна.

Для облегчения деформирования пилы при огибании, улучшения натяжения полотна и в то же время для получения утолщенного, более жесткого пильного полотна в процессе резания предлагается ленточную пилу изготовить из двух одновременно работающих пильных полотен с противоположно направленными под углом к полотну режущими кромками зубьев, причем при работе пилы смежные зубья образуют общую вершину, обращенную в сторону движения пилы, а разводка двух смежных зубьев производится в одну и ту же сторону.

На фиг.3 показана ленточная пила, состоящая из двух пильных полотен 4 и 5, работающих совместно, с одинаковой разводкой зубьев, но противоположным расположением наклонных режущих кромок.

На фиг.4 и 5 дана разводка смежных зубьев в продольном и поперечном сечениях, а пильные полотна примыкают друг к другу с помощью прижимных роликов 6 под действием сил прижима F.

Разводка зубьев ленточных пил производится либо в холодном, либо в нагретом состоянии.

При разводке зубьев в холодном состоянии ударная или выдавливающая нагрузка деформирует зубья пилы, способствует появлению внутренних напряжений, требует специального оборудования, увеличивается длительность технологического процесса изготовления пил. Кроме того, при использовании биметаллических пил (приваренных или напайных) разводка должна производиться с большой осторожностью и вниманием, т.к. даже один с разрушенной режущей частью зуб может привести к выходу из строя последующих зубьев и всей пилы в целом.

Разводка пил в нагретом состоянии приводит к нагреву также и режущей части зубьев, что снижает стойкость из-за обезуглероживания режущей кромки (особенно у биметаллических пил), или появления остаточного аустенита. Практика показывает также, что при небольшом затуплении зубьев происходит увеличение сил резания, возрастают боковые силы, уменьшающие величину разводки зубьев, толщину прорезки, что ведет к защемлению полотна, быстрому износу или поломке.

Для получения скорости V при резании такими пилами можно применить сдвоенные приводные шкивы, сидящие на одной оси (фиг.6).

Для устранения разводки зубьев пильные полотна предлагается изготавливать переменного сечения, например, в виде прямоугольной трапеции, на поверхности шириной большего основания которой нарезаны зубья, прямолинейные боковые стороны полотен при резании примыкают друг к другу, а две другие боковые стороны, выполненные под углом α, создают поднутрение (вспомогательный угол в плане). При этом можно использовать также приводные шкивы, как и для случая применения двухпильных полотен прямоугольного сечения. На фиг.7 показано поперечное сечение ленточной пилы, состоящей из двух полотен 7 и 8, выполненных в виде прямоугольной трапеции и примыкающих друг к другу по линии 9.

Для устранения разводки и получения поднутрения (вспомогательного угла в плане), упрощения конструкции шкивов ленточно-пильного станка можно применить цельное ленточное пильное полотно в виде трапеции, причем на поверхности, равной ширине большего основания трапеции, нарезаны зубья, а угол между осями шкивов, которые огибает ленточное пильное полотно, составляет 2α, где α - угол профиля полотна. На фиг.8 и 9 даны возможные варианты поперечного сечения пильных полотен различной ширины с нарезанными зубьями и поднутрением α. На фиг.10 приведена схема расположения приводных шкивов 10 цилиндрической формы для перемещения ленточной пилы со скоростью V. 2α - угол между осями приводных шкивов.

С учетом разрезки различных материалов пилы с «шевронным» видом зубьев могут быть:

- с одинаковым углом ω наклона режущих кромок зубьев и с вершиной по центру зуба (фиг.11);

- те же зубья пил с прямолинейной фаской b на зубе (фиг.12);

- с одинаковым углом ω наклона режущих кромок и смещенной на величину а вершиной двух смежных зубьев относительно друг друга (фиг.13);

- с разными углами ω и ω₁ наклона режущих кромок с вершиной в центре зуба (фиг.14);

- то же смещенных на величину а вершин двух смежных зубьев (фиг.15);

- с зубьями со скругленной радиусом r вершиной (фиг.16).

Предлагаемая конструкция ленточных пил наиболее целесообразна для быстрорежущих, твердосплавных, биметаллических пил, а также пил из других инструментальных сталей при отрезке или прорезке обычных и труднообрабатываемых материалов. Пилы такой конструкции проще в изготовлении, их целесообразно перетачивать при затуплении или износе зубьев, т.к. угол поднутрения изготовлен по всей ширине или рабочей части полотна, более производительные и износостойкие.

Источники информации

1. Проспект фирмы EBERLE, Аугсбург, Германия, 2005 г.

2. Каталог оборудования и инструмента Технотерра, Выставка ЭКСПО 2005 г., ленточные пилы фирмы HONSBERG.

3. Каталог оборудования фирмы ИРЛЕН "Ленточные отрезные станки".

4. "Инженерная газета" №19, май 2005 г. "Ленточное пиление как фактор экономии".

5. Журнал "Машиностроение 2005", издательство "ИТО", с.56.

6. Рекламный проспект фирмы "АМАДА", 2005 г. - производителя ленточно-пильного оборудования и пильных полотен.

7. Справочник технолога-машиностроителя./Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова, т. 2, М.: "Машиностроение", 1985, с.65.

8. Прогрессивное металлорежущее оборудование, Каталог, М., ВНИИТЭМР, 1988 г., с.120...124.

9. Описание ленточно-отрезных станков фирм: CONTESTOP GT, LENOX, KASTO TEC AG.

10. Н.Т.Зацепин, Приспособление для разводки зубьев ленточных пил. Опыт передовиков и новаторов производства. Внедрение НОТ, Экспресс-информация. Выпуск 1, М., НИИМАШ, 1983.

1. Ленточная пила, содержащая пильное полотно с разведенными режущими зубьями, на которых выполнены режущие кромки, и шкивы для передачи движения пильному полотну, отличающаяся тем, что режущая кромка выполнена на зубе в виде расположенных под углом друг к другу линий, образующих в точке пересечения вершину профиля зуба, направленную в сторону движения пилы, для получения постоянного поднутрения ленточное пильное полотно выполнено цельным в виде трапеции, огибающим шкивы цилиндрической формы, причем на поверхности, равной ширине большего основания трапеции, нарезаны зубья, угол между осями шкивов составляет 2α, где α - угол профиля полотна в поперечном сечении.

2. Пила по п.1, отличающаяся тем, что состоит из двух одновременно работающих пильных полотен с противоположно направленными под углом к полотну режущими кромками зубьев, и при работе пилы смежные зубья образуют общую вершину, обращенную в сторону движения пилы, а разводка двух смежных зубьев производится в одну и ту же сторону.

3. Пила по п.2, отличающаяся тем, пильные полотна изготавливают переменного сечения, например, в виде прямоугольной трапеции, причем на поверхности, равной ширине большего основания, нарезаны зубья, прямолинейные боковые стороны полотен при резании примыкают друг к другу, а две другие боковые стороны, выполненные под углом α, создают поднутрение.

4. Пила по п.1, отличающаяся тем, что зубья пилы изготавливают с одинаковым или разным углом наклона режущих кромок, без смещения или со смещением вершин двух смежных зубьев относительно центра зуба пилы, с прямолинейной фаской или с скруглением при вершине зуба.