CC BY
65
ДЕРЕВООБРАБОТКА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ ДИСКОВЫХ ПИЛ В СЕРТИФИКАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЯХ
Вик.В. АМАЛИЦКИЙ, проф. каф. станков и инструментовМГУЛ, д-р техн. наук,
Вит.В. АМАЛИЦКИЙ, проф. каф. станков и инструментов МГУЛ, д-р техн. наук,
С.А. ПАСЬКО, асп. каф. станков и инструментов МГУЛ
amalitski@proc.ru
Техническое оснащение различных деревообрабатывающих производств за последние годы стало значительно сложнее. В деревообрабатывающих станках и инструментах нашли применение многие технические достижения и высокие технологии. Даже простые станки общего назначения имеют системы автоматической настройки и самодиагностики. Автоматизированы целые участки производства: форматного раскроя плит, изготовления клееных брусковых заготовок и балок, раскроя пиловочника и др.
В этих условиях возрастают требования к качеству и надежности инструмента. Требования к качеству различны для инструмента, установленного на позиционном станке общего назначения с ручной или механической подачей, и к инструменту, установленному на автоматической линии или многопозиционном обрабатывающем центре. Остановка такого оборудования по причине отказа инструмента может привести к большим экономическим потерям.
В деревообработке режущему инструменту отводится особая роль, потому что, во-первых, обработка резанием остается наиболее распространенным технологическим процессом, а во-вторых, процесс резания древесины как растительного материала с анизотропной структурой весьма сложен. От качества обработки этим инструментом во многом зависти внешний вид готовых изделий.
Круглые (или дисковые) пилы являются самым распространенным дереворежущим инструментом, применяемым во всех без исключения деревообрабатывающих производствах. Они используются на всех этапах технологического процесса: на заготовительных операциях, при первичной и вторичной обработке и даже на финишных операциях (1). В то же время, несмотря на широкое
применение, пилы являются самым опасным дереворежущим инструментом. Высокая частота вращения и скорость резания до 80 м/с создают реальную опасность для человека, не только работающего на станках с ручной подачей, но и на более сложном автоматическом оборудовании. Пилы требуют сложных защитных ограждений с блокировкой, мощных аспирационных систем.
Все вышеизложенное определило то внимание, которое уделено дисковым дереворежущим пилам в системе сертификации ГОСТ Р. В перечне товаров, подлежащих обязательной сертификации, они выделены отдельной строкой под кодом 8202390000.
Обязательная сертификация, целью которой является определение соответствия продукции требованиям безопасности, предусматривает испытания новых пил на частоте вращения, превышающей рабочую в 1,5-2 раза. Это позволит отобрать действительно безопасные пилы на момент их изготовления. Однако потребителя пил интересует не только безопасность, но и работоспособность пил или, говоря другими словами, стойкость пил по критерию изнашивания. Кроме того, прочность крепления зуба пилы к корпусу тоже может меняться по мере его износа под воздействием сил резания. Поэтому, без сомнения, представляют интерес любые исследования, направленные на дополнение сертификационных испытаний определением показателей износостойкости [2].
Одним из первых шагов в этом направлении являются исследования износостойкости дисковых пил. Результаты закономерности изнашивания пил на периоде стойкости приведены ниже [3].
В соответствии с методикой в испытаниях использовались две новые дисковые пилы с пластинками твердого сплава. Пери-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2012
141
ДЕРЕВООБРАБОТКА
одически в процессе испытаний после того, как пилы отмывались от налипшей массы древесных волокон, производился замер износа и затупления зубьев. Зубья были пронумерованы, и результат брался как среднее от замера 10 зубьев.
На фотографии (рис. 1) приведено изображение изношенного резца после 3500 п.м. распиливаемых образцов ДСтП. На снимке четко виден износ по боковой поверхности S при пересечении ее с задней поверхностью, износ S2 в вершине пересечения трех поверхностей: боковой, задней и передней (износ при вершине зуба), затупление р главной режущей кромки.
Схема пиления пакета ДСтП на экспериментальной установке модели ЕВ-70 основной и подрезной пилой приведена на рис. 2. Подрезная пила прорезает неглубокий паз (около 3 мм) на нижней стороне пакета в месте выхода из него основной пилы. Тем самым предотвращается появление сколов, возникающих из-за того, что силы резания направлены вниз, в направлении наименьшей прочности облицованной поверхности распиливаемой плиты.
Распиливание пакета ДСтП завершает основная пила. В этом случае на входе зубьев пилы в обрабатываемый материал имеется достаточный подпор материала и сколы не образуются. Кроме того, пиление происходит с попутной подачей. Снижаются силы сопротивления подачи, поскольку направление горизонтальной составляющей силы резания совпадет с направлением подачи. В результате создаются условия, предотвращающие появление сколов.
Следовательно, появление сколов на нижней поверхности нижней плиты пакета зависит от состояния подрезающей пилы, а сколы на наружной стороне верхней плиты пакета формирует основная пила. Поэтому важен процесс изнашивания как основной, так и подрезной пил.
На фотографиях резцов основной пилы, сделанных в процессе испытаний при различных значениях фактического пути резания L видно, что вдоль всей передней грани резца пилы происходит износ, харак-
теризуемый величиной S1 . Износ постепенно увеличивается в направлении от основания резца к его вершине. Уже к 2500 п.м. пути резания четко вырисовывается фаска износа S2 по задней грани резца. Происходит износ вершины резца по биссектрисе угла заострения и формируется закругление кончика резца, характеризуемое радиусом затупления р.
На фотографиях резцов подрезной пилы, сделанных в те же моменты, что и основной, прослеживается тот же характер износа. Прежде чем продолжить анализ износа для основной и подрезной пил, следует отметить различие в условиях их работы.
Условия работы подрезной пилы (рис. 2) характеризует то, что ее резцы прорезают паз в наиболее плотном слое плиты, содержащем большее количество связующего, чем ее средние слои. Этот слой, кроме того, обладает повышенными абразивными свойствами, ускоряющими износ резцов. С другой стороны фактически путь резания подрезной пилы примерно в 1,7 раза меньше, чем Lф основной пилы. Силы резания на подрезной пиле меньше из-за меньшей высоты пропила. Подрезная пила имеет меньшее число резцов, чем основная, 48 против 60.
Казалось бы, что износ резцов подрезной пилы должен наступить быстрее. Однако на самом деле наблюдается обратная картина. Резцы основной пилы изнашиваются быстрее, и чем толще пачка рассматриваемых плит, тем это различие заметнее. Исключение составляют подрезные пилы очень малого диаметра -150-160 мм с небольшим числом резцов.
Основная пила перерезает по высоте всю пачку распиливаемых плит поочередно, прорезая поверхностный плотный слой плиты и более рыхлый внутренний. При этом, если пачка состоит из пяти плит, то основная пила перережет 10 плотных слоев с высоким содержанием связующего, обладающего высокими абразивными свойствами [2].
Другое дело, когда подрезная пила имеет небольшой диаметр - 150-160 мм - и малое число резцов. Здесь возникает обратная картина, особенно при пилении пачки небольшой высоты или одной плиты. Тогда
142
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2012
ДЕРЕВООБРАБОТКА
Рис 1. Фотография изношенного резца твердосплавной пилы при L =3500 п.м.; увеличение х80; Ш=300 мм; Z=60; S = 0,28мм; п= 2980 мин-1 обрабатываемый материал - ДСтП
расход подрезных пил на выполнение программы распиловки, по сравнению с расходом основных, увеличивается в 3 раза.
Весьма наглядно это показывают профили изношенных резцов при фрезеровании стружечных плит с различным связующим (рис. 3). Износ резца в области внешних сло-
ев ДСтП намного превышает средний износ по толщине плиты.
Результаты исследования износостойкости зубьев пил приведены на рис. 4. Обрабатывались две различные плиты (на графике плита с более высоким содержанием связующего вверху), но в обоих случаях характер
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2012
143
ДЕРЕВООБРАБОТКА
Рис. 3. Профили изношенных резцов при фрезеровании плит на различном связующем. Условия опыта: D^= 125 мм; z=1; Sz= 1,5мм ; n= 3000 мин-1;^=2 мм; V=40 м/с; Ьф= 5285 м; а=15°; в=55°; у=20°; а=16 мм
144
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2012
