Способ повышения жесткости круглой пилы
Владельцы патента RU 2702665:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (RU)
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности. Способ включает вальцевание полотна пилы роликами по заданным кольцевым зонам с опережающим индукционным нагревом материала перед фронтом рабочей поверхности ролика до состояния пластификации материала в зоне нагрева, формированием ребер жесткости и обеспечением сплошности материала полотна пилы в зоне вальцевания, ширина локального кольцевого следа нагрева превышает след вальцевания в 2-2,5 раза, а высота ребра жесткости меньше величины уширения зубчатой кромки на сторону, что позволяет повысить жесткость и динамическую устойчивость пилы. 4 ил.
Изобретение может быть использовано в деревообрабатывающей отрасли промышленности и предназначено для повышения устойчивого состояния круглой пилы в процессе работы путем повышения жесткости полотна круглой пилы.
Известно устройство для создания термопластических напряжений в пильном диске круглой пилы путем равномерного нагрева зоны пильного полотна по заданному кольцевому следу на всю глубину теплового следа и по всей окружности следа на диске пилы, обеспечивающего термопластическое деформирование материала в обрабатываемой зоне и создание остаточных напряжений в пильном диске (Пат. RU 2434952 С1 МПК C21D 9/24, H05B 6/02, 2010).
Недостатком приведенного устройства является сложность применения, недостаточная жесткость полотна пилы по отношению к нормальным воздействиям возмущающих усилий на диск пилы в процессе резания.
Известен способ термопластического деформирования металлов, заключающийся в локальном нагреве заготовки источником нагрева и последующем ее деформировании (А. с. SU 1245391 А1 МПК 4B21 J 1/04).
Недостатком приведенного способа является применение контактного способа нагрева и сложность его применения для деформирования круглых пил.
Известен кольцевой способ натяжения пильного диска круглой пилы прокатыванием по концентрическим окружностям с помощью вальцовочных роликов на специальных вальцовочных станках. Натяжение в полотне пилы создается за счет отталкивания концентрических колец пильного полотна друг от друга. (Стахиев Ю.М. Устойчивость и колебания плоских круглых пил. - М.: «Лесная промышленность», 1977, 245-251 с.).
Это способ наиболее близок к заявленному решению и принят за прототип. Недостатками прототипа является применение контактного механического воздействия вальцовочных роликов на полотно пильного диска круглой пилы, что приводит к "уламыванию" металла по вальцовочной линии и недостаточная жесткость полотна пилы по отношению к нормальным воздействиям возмущающих усилий на пилу в процессе пиления.
Изобретение направлено на решение задачи повышения жесткости круглой пилы. Технический результат заключается в создании кольцевых ребер жесткости в заданных зонах диска пилы, повышении жесткости и динамической устойчивости пилы.
Повышение жесткости круглой пилы обеспечивается вальцеванием полотна пилы роликами по заданным кольцевым зонам с опережающим индукционным нагревом материала перед фронтом рабочей поверхности ролика до состояния пластификации материала в зоне нагрева, формированием ребер жесткости и обеспечением сплошности материала полотна пилы в зоне вальцевания, ширина локального кольцевого следа нагрева превышает след вальцевания в 2-2,5 раза, а высота ребра жесткости меньше величины уширения зубчатой кромки на сторону, при этом усилие прижима вальцовочного ролика на полотно пилы Pp определяется выражением:
Pp≥σT,0,2,
где σT,0,2 - предел текучести материала диска пилы при температуре зернограничного плавления металла, Па.
Пример:
Для круглой пилы, изготовленной из стали 90ХФ:
| T, °С | σT,0,2, МПа | Pp, МПа |
| 600 | 256 | >256 |
| 800 | 126 | >126 |
На фиг. 1 показан диск пилы с кольцевыми ребрами жесткости и канавками, на фиг. 2 - вид А - участок зоны вальцевания с ребрами жесткости, канавками и вальцовочными роликами, на фиг. 3 - вид B - участок зоны вальцевания с ребрами жесткости и канавками, на фиг. 4 - вид C - круглая пила с зонами нагрева и вальцевания.
Способ осуществляют следующим образом: круглая пила 1 c зубчатой кромкой 2 устанавливается в узел привода вальцовочного устройства 3, обеспечивающего скорость вращения диска пилы без нарушения сплошности («уламывания») металла по линии вальцевания. В зоне вальцевания обеспечивают прижим роликов 4, симметрично расположенных по обе стороны полотна пилы, с усилием Pp, включают индукционный источник бесконтактного нагрева 5, установленный перед фронтом рабочих поверхностей роликов и осуществляют вращение пилы. Скорость надвижения полотна пилы на контактную поверхность роликов соответствует интенсивности нагрева по следу 6 таким образом, что в области контакта ролика с полотном на локальном участке перед роликом пила нагревается по всей толщине до температуры зернограничного плавления металла, при которой усилие прижима роликов на полотно пилы Pp превосходит предел текучести материала пилы σT,0,2 и происходит пластическая деформация с выдавливанием части материала пилы роликами с формированием кольцевых ребер жесткости 7 и канавок 8.
В качестве источника нагрева применяют индуцирующий проводник. Индукционный нагрев обеспечивает быстрый, практически мгновенный по всей толщине нагрев локальной зоны полотна пилы до состояния пластификации материала.
Предложенное техническое решение позволяет повысить жесткость и динамическую устойчивость круглой пилы.
Способ обработки стальной круглой пилы для повышения жесткости, включающий вальцевание полотна пилы с помощью вальцовочных роликов, отличающийся тем, что вальцевание полотна пилы проводят роликами по заданным кольцевым зонам с опережающим индукционным нагревом зон полотна пилы перед фронтом рабочей поверхности ролика до состояния пластификации материала в зоне нагрева, формированием ребер жесткости и обеспечением сплошности материала полотна пилы в зоне вальцевания, при этом ширина локальной кольцевой зоны нагрева превышает зону вальцевания в 2-2,5 раза, а высота ребра жесткости меньше величины уширения зубчатой кромки на сторону, причем усилие прижима вальцовочного ролика на полотно пилы Рр определяется выражением:
Рр≥σT,0,2,
где σT0,2 - предел текучести материала диска пилы при температуре зернограничного плавления металла, Па.
