CC BY
27
УДК 621.93
А. В. Медведев, С. С. Филимонов, С. Я. Алибеков, Р. С. Сальманов, А. В. Маряшев
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИСКОВЫХ ПИЛ НА ООО "МАХАГОНИ"
Ключевые слова: дисковые пилы, нарезание зубьев, напайка твердосплавных пластин.
Обоснован выбор материала для изготовления дисковых пил, описана технология нарезания зубьев и напайка твердосплавных пластин.
Keywords: circular saws, cutting saw teeth, brazing carbide inserts.
The choice of material for the manufacture of circular saws, describes the technology of cutting saw teeth and brazing of carbide inserts.
В условиях экономической блокады промышленных предприятий лесные предприятия нуждаются в хороших инструментах для повышения качества выпускаемой продукции из древесных материалов. Древесина в нашей стране является наиболее распространенным сырьем, используемым в различных отраслях народного хозяйства, в том числе мебельной, строительной, химической промышленности. К основным преимуществам древесины относится ее возобновляемость и экологичность использования, а также уникальные физико-механические свойства. Многие предприятия лесообрабатывающей
промышленности просят изготовить инструменты специально для них и под их параметры. Из-за этого почти все деревообрабатывающие предприятия работают «под заказ» [1,2].
Поэтому одним из основных условий получения качественных изделий в деревообрабатывающей отрасли является правильный выбор сплавов и качественные инструменты. Каждое обрабатывающее и лесозаготовительное предприятия сталкивается с этой проблемой. Обычно выбор
деревообрабатывающего инструмента зависит от следующих условий:
• Технологических режимов обработки;
• Обрабатываемого материала;
• Режимов выполнения операций.
Также для правильного выбора инструмента необходимо знать эксплуатационные свойства и режимы работающего станочного оборудования.
ООО ПКФ «Махагони» является одним из ведущих предприятий по изготовлению циркулярных (дисковых) пил, который выбирает материал для изготовления инструмента с учетом выше изложенных факторов. Данное предприятие специализируется на выпуске плоских дисковых пил с пластинами из металлокерамических сплавов, предназначенных для распиловки древесных материалов (ДСтП, ДВП, клееной древесины, цельной древесины и металлических материалов). В качестве режущих пластин зубьев пилы использовали металлокерамические сплавы карбида вольфрама со связкой из кобальта ВК - 6,ВК-8, ВК-15.
Для изготовления дисковых пил на ООО ПКФ «Махагони» используют только лучшие сорта
инструментальных сталей марок 9ХФ, 9Х5ВФ, 9ХС, Х12М по ГОСТу 5950-73 и др., чаще всего стали 9ХФ, 9ХС и 65Г. После обработки эти стали обладают высокой твердостью и прочностью. Это придает корпусу дисковой пилы отличную жесткость и стабильность в процессе работы. При этом до нарезания зубьев, листы стали подвергаются обязательному жесткому входящему контролю [3,4].
Раскрой листа производится на автоматической гидроабразивной установке «Барстет» 1500. Такой раскрой дисковых пил дает отсутствие остаточных напряжений, деформаций на кромке как при штамповке или резании. Вырезание таким способом компенсационные прорези не только эффективно рассеивают напряжения от нагрева и центробежного расширения металла корпуса пилы. Кроме этого применения гидроабразивного способа резки позволяет свободно и гибко проектировать дизайн самого корпуса дисковой пилы, и также позволяет снизить шум и вибрацию до 40 % при работе. После резки корпуса дисковых пил промывали в 2-3% растворе карбоната натрия с последующей сушкой, а затем приступали к развертыванию посадочного отверстия (отклонение по Н8) зная, что от этого зависит высокая точность вращения инструмента. Для придания окончательных размеров корпуса и дисковых пил подвергали шлифованию. Готовые корпуса дисковых пил для напаивания твердосплавных пластин подвергали фрезерованию только по передней поверхности. Пазы для пайки вырезали сразу же при изготовлении дисковой пилы на этапе раскроя листа металла с помощью гидроабразивной резки. Глубину реза выбирали в зависимости от типа используемой твердосплавной пластинки, от назначения дисковой пилы и от требований заказчиков.
Полученные пазы должны удовлетворять следующим требованиям:
• Обеспечить устойчивость пластинки во время пайки;
• Максимальное использование длины пластинки при эксплуатации инструмента;
• Высокая адгезионная прочность спаянного шва;
• Обеспечить действие касательных сил на прижим, а не на отрыв пластинки от корпуса инструмента.
Известно, что при резании древесины действие сил сопротивлению резанию вызывает износ передней и задней граней режущего инструмента. Увеличить износоустойчивость дереворежущего инструмента можно в двух направлениях: увеличение твердости и прочности режущих элементов; улучшение поверхности режущих граней и лезвия.
Первое достигали выбором
соответствующих твердосплавных пластин марок от ВК2 до ВК15, зная что с увеличением связующего компонента кобальта твердость уменьшается, а прочность увеличивается. Улучшение поверхности режущих граней и лезвия достигали отбором более качественных твердосплавных пластин с последующей заточкой после пайки. Применение дереворежущих инструментов с пластинками из твердого сплава является главным и самым эффективным средством повышения
износоустойчивости.
Крепления пластин из твердого сплава к телу деревообрабатывающего инструмента осуществляли посредством припаивания их тугоплавкими припоями. Для пайки твердых пластин изготавливали медный индуктор с вырезом под пайку, а также устройство, чтобы можно было его фиксировать на передней поверхности зуба.
Твердосплавные пластинки припаивали в открытый паз (гнездо) по передней грани на специальном агрегате с точным базированием пластин.
Все твердосплавные пластинки, подлежащие припаиванию, предварительно проверяли на отсутствие коробления и трещин. Известно, что допуск на коробление и неравномерности по толщине должно быть 0,02 мм.
В качестве припоя использовали медноцинковый сплав Л63 по ГОСТу 15527. Для уменьшения поверхностного натяжения
расплавленного припоя, чтобы он лучше заполнял паз, использовали трехкомпонентный флюс состава: бура 70%, борная кислота 20%, фтористый калий 10%. Пайку производили при температуре 900°С, а затем, с целью снятия термических напряжений подвергали высокому отпуску при 550°С.
После пайки режущих твердосплавных пластин, паяные швы подвергали очистке с помощью пескоструйной обработки. Это позволяет очистить швы от остатков флюса и неровностей.
Основными дефектами при паянии были трещины твердого сплава и неравномерности заполнения швов припоем. На наш взгляд причинами появления трещин на пластинах являлись напряжения, которые возникали из-за неправильного режима пайки, а также небольшие отклонения размеров пластин и неточная пригонка пластин. Иногда на кромке шва появлялись чернота - обусловленная недостаточностью подачи и качеством самого флюса
Нами установлено, что с уменьшением содержания кобальта ухудшаются условия пайки и уменьшается усилие отрыва пластин. Для продления срока службы дисковых пил при эксплуатации
необходимо соблюдать следующие параметры: плоскость пилы должна быть строго перпендикулярна оси вала, а биение не должно превышать 0,03 мм, ось вращения должна совпадать с осью вала.
Предприятие ООО ПКФ «Махагони», с этой целью, изготовления отверстий пилы с допуском до 0,02 мм, по сравнению с диаметром вала, а также выбором оптимального уширения зубчатого венца, который зависит от породы и физико-механических свойств распиливаемых материалов и марки стали из которого изготовлена дисковая пила. Уширение составляет от 0,3 до 1,1 мм, в зависимости от распиливаемого материала Заточку и доводку зубьев выполняли абразивными кругами с соблюдением углов а+6° по задней грани стальной части и чистовой заточки по твердосплавной пластине под углом а+2°
Известно, что алмазная заточка и доводка 1,5-2 раза повышает износостойкость инструмента, и снижает расход твердых сплавов почти в 2 раза.
Для увеличения срока службы дисковых пил, эксплуатирующие предприятия должны придерживаться рекомендаций предприятий изготовителя. На рис. 1 представлены конструкционные элементы, применяемые в изготовлении твердосплавных пил на ООО «Махагони»
Рис. 1 - Структурные элементы дисковых пил, применяемые в изготовлении твердосплавных пил на ООО «Махагони»
1. Зубчатый венец с положительным передним углом
2. Зубчатый венец с положительным передним углом и ограничителем подачи
3. Зубчатый венец с отрицательным передним углом
4. Зубчатый венец с неравномерным шагом
5. Компенсационная прорезь
6. Теплоотводящие отверстия
7. Подрезатель (изготовлен из твердого
сплава)
8. Шпоночный паз
9. Отверстие под штифт
10. Отверстие для крепления пилы к стружкодробителю
11. Шумогасящий вырез
При выборе дисковой пилы потребитель должен учитывать:
• конструкцию станка: диаметр устанавливаемой пилы, диаметр посадочного отверстия, наличие дополнительных крепежных и установочных элементов (шпоночные пазы, отверстия и т. д.);
• назначение пил. В зависимости от вида обработки и обрабатываемого материала выбор пилы производится по предложенному каталогу (форма заточки, количество зубьев);
Качество обработанной поверхности и срок службы, также зависит от оборудования, используемого на предприятиях, оно должно соответствовать назначению и нормам точностных характеристик, обеспечивающих правильность эксплуатации дисковых пил:
• плоскостность вращения пил должна быть перпендикулярна оси вращения пильного вала;
• радиальное биение посадочного места на пильном валу не более 0,025 мм;
• ось вращения пилы должна совпадать с осью вращения пильного вала;
• направление подачи должно быть параллельно плоскости пилы.
Эти рекомендации предприятие представляет в техническом паспорте инструмента. Окончательная алмазная заточка позволяет повысить износостойкость до 2 раз, уменьшить сопротивление, увеличить скорость резания и снизить расход металлокерамических твердых сплавов в 2 раза. Разработанные рекомендации при использовании дисковых пил с напайками ВК-сплавов позволяют увеличить срок эксплуатации дисковых пил на 15-20% и уменьшить отходы от пилений.
Литература
1. С.С. Филимонов, А.В. Медведев, С.Я. Алибеков, Р.С. Сальманов Технология изготовления дисковых пил на ООО ПКФ «МАХАГОНИ», Вестник Казанского технологического университета №3, 2014г. С.245-248
2. А. В. Медьведев, С.Я. Алибеков, А.В.Маряшев, Р.С. Сальманов Моделирование процесса вальцевания круглых пил в программном комплексе ANS YS. Вестник КГТУ №3. 2014г. с.
3. Амалицкий В.В. оборудование отрасли: учеб/ В.В. Амалицкий.-М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006.-584 с. ил.
4. Грубе А.Э. Деревообрабатывающие инструменты, изд. 3-е перераб. и доб. «Лесная промышленность», 1971.344 с.
© А. В. Медведев, аспирант кафедры МиМ ПГТУ, г. Йошкар-Ола; С. С. Филимонов, аспирант кафедры МиМ ПГТУ, г. Йошкар-Ола; С. Я. Алибеков, д.т.н., профессор кафедры МиМ ПГТУ, г. Йошкар-Ола AlibekovSY@volgatech.net; Р. С. Сальманов, к.т.н., доцент кафедры физики КНИТУ; А. В. Маряшев, к.т.н., доцент кафедры энергообеспечения предприятий ПГТУ, г. Йошкар-Ола.
© A. V. Medvedev, graduate student MIM PGTU, Yoshkar-Ola; S. S. Filimonov, graduate student MIM PGTU, Yoshkar-Ola; S. Y. Alibekov, Ph.D., assistant professor of energy supply companies PGTU Yoshkar-Ola AlibekovSY@volgatech.net; R. S. Salmanov, Ph.D. assistant professor of physics KNRTU; A. V. Maryashev, K. T. N., associate Professor of energy supply enterprises of the PSTU, Yoshkar-Ola.
