Твердосплавная пила - Carbide saw
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Сентябрь 2015 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Твердосплавные пилы находятся Станки за резка. Зубья пилы изготовлены из цементированный карбид, чтобы можно было резать твердые материалы.
История
В 1926 г. Крупп немецкая компания разработала карбид, очень твердую смесь спеченный карбиды различных тяжелых металлов, особенно карбид вольфрама, используется для резки кромок и плашек. Этот новый материал произвел революцию в области удаления металла или «резки стружки» в производстве. В 1950-х годах карбид использовался во всех процессах обработки, кроме пиления. В 1942 году немецкие ученые разработали карбид в металлокерамика. После Второй мировой войны американские университеты продолжили разработку этого материала и начали продавать его в качестве режущего материала для станков под торговой маркой Cermet. Пиление цветных металлов, таких как алюминий, латунь, пластик и дерево, с помощью дисков для циркулярных пил с твердосплавными напайками. началось в 1930-е гг. Однако попытки резать черный металл твердосплавными режущими пластинами не увенчались успехом, поскольку существующие пилы не обладали скоростью, жесткостью и новаторством, необходимыми для передачи большого усилия при низкой вибрации. Все эти атрибуты необходимы для пиления из твердого сплава. Кроме того, существующая геометрия зуба с положительными углами резания вызвала растрескивание твердосплавных наконечников, которые были более твердыми и, следовательно, более хрупкими, чем режущие кромки. быстрорежущей стали (HSS) дисковые ножи.
Название твердосплавной пилы произошло от инструмента, дисковой пилы с припаянными серебром твердосплавными наконечниками. Он конкурировал с твердыми или сегментными лезвиями из быстрорежущей стали и почти заменил их, потому что карбид намного тверже, чем быстрорежущая сталь. До того, как были разработаны пилы из быстрорежущей стали, использовались абразивные, фрикционные или горячие пилы, которые до сих пор производятся для определенных применений. Эти процессы создают тепло и поэтому называются горячие пилы. Однако в лезвиях из быстрорежущей стали используется охлаждающая жидкость, а поверхность среза не нагревается, что называется холодные пилы. Благодаря уникальной геометрии зубьев твердосплавных дисковых пил тепло, выделяемое в процессе резки, передается стружке и уносится вместе со стружкой. Поверхности среза остаются прохладными. Поэтому твердосплавные пилы еще называли холодными. Другие названия включают пилы для холодной резки, циркулярные пилы для холодной резки, пилы для холодной резки или циркулярные пилы для холодной резки.
В 1963 году Американская компания, Компания Ingersoll Milling Machine Co. в Рокфорд, Иллинойс, разработала первую пластинчатую пилу с твердосплавными пластинами, которая использовалась для резки стальных листов дисками с твердосплавными пластинами. Положительный угол резания зубьев минимизировал срок службы инструмента. Между 1963 и 1969 годами профессор Палич и инженеры Арно Виллемейт и Хорст Допке из Университета Брауншвейга разработали новую геометрию твердосплавного наконечника с отрицательным углом резания и пару зубьев, которые разделите фишку на три части. Благодаря такому усовершенствованию геометрии наконечника стало экономичным распиливать заготовки из легированной стали. В 1969 году Advanced Machine & Engineering Co. (AME) из Рокфорда, штат Иллинойс, разработала первую пилу для заготовок, в которой использовались пильные полотна с твердосплавными напайками с геометрией Брауншвейга. AME[1] начал производство этих машин для компании Metalcut Inc., другой компании из Рокфорда. Станок продавался на мировом рынке под названием Metalcut 12 и выставлялся на выставках в Милане, Италии и Чикаго. Его эффективность резки была в восемь раз быстрее, чем у ленточных пил, и в четыре раза быстрее, чем у циркулярных пил из быстрорежущей стали холодной резки, и произвела революцию на рынке промышленных пил.
В 1970 году министерство обороны правительства США узнало о разработке новой концепции пилы. Chamberlain Manufacturing Corporation, контракт с Frankford Arsenal ([2]), провел оценку пилы для обработки заготовок с твердосплавными пластинами Goellner. 29 мая 1970 года Чемберлен опубликовал подробный технический отчет. В нем сделан вывод о том, что новая концепция распиловки превосходит традиционные ленточные пилы, холодные пилы и другие методы резки заготовок по многим параметрам. Заявленные преимущества включают более высокую скорость резки, длительный срок службы лезвия и улучшенное качество поверхностей резки.
С 1972 по 1976 год, работая над диссертацией, Хорст Допке, научный сотрудник Института станков и машиностроения при Университете Брауншвейга, разработал особую геометрию резания из твердого сплава для труб, в которой каждый зуб разделял каждую стружку на две. Компания Speedcut Inc. из Рокфорда, штат Иллинойс, разработала другой тип твердосплавной геометрии зуба под названием «Notch Grind». Он использовался для стальных заготовок и разделял стружку с одной ступенчатой канавкой на зуб. Благодаря внедрению технологии «Notch Grind» пилы стали значительно быстрее, чем с геометрией Брауншвейга.[3]В течение нескольких лет после этого различные компании разрабатывали твердосплавные пильные полотна со сменными твердосплавными режущими пластинами. Эти пильные полотна пока не доказали свою экономичность для резки стали.
Типы
Пилы с горизонтальными направляющими
Пилы с горизонтальным скольжением, вероятно, являются наиболее часто используемым типом твердосплавных пил. При такой конструкции пильный диск устанавливается на шпиндель редуктора, где он скользит по горизонтальным направлениям и горизонтально входит в заготовку.
В 1969 году AME разработала первую горизонтальную твердосплавную пилу для заготовок и построила ее для Metalcut Inc. Впервые телескопические стальные направляющие и стальные фартуки Hennig были использованы для защиты жизненно важных компонентов пилы от стружки, летящей с большой скоростью, что затруднительно. контролировать.[4]
Пилы с вертикальными направляющими
Пильный диск для этого типа пил входит в материал вертикально. Эти пилы часто используются как многослойные пилы, благодаря чему можно одновременно разрезать множество труб, профилей или прутков по горизонтали.
В 1974 году Арно Виллемейт, соавтор геометрии зуба Брауншвейга, разработал первую твердосплавную пилу с вертикальным суппортом.[5] Он был произведен компанией Ohler в Ремшайде, Германия. Австрийская компания Framag позже взяла на себя производство этого типа станка и также построила его как многослойную пилу. Ранее Ohler производил вертикальные пилы для HSS с двойным закруглением и переделывал их. позже в твердосплавные пилы.
Твердосплавные пилы с наклонными направляющими
Они дороже обычных горизонтальных пил. Они наиболее эффективно используются для резки железнодорожных рельсов, так как пильный диск оптимально входит в профиль рельса.
Пилы
Первоначально поворотные пилы использовались как пилы из быстрорежущей стали для резки небольших профилей и труб. В конце 1970-х годов эти пилы начали использоваться для изготовления больших стальных профилей на строительных объектах (Кальтенбах).
В 1973 году Metalcut разработала первую высокоэффективную твердосплавную поворотную пилу для прутков диаметром 75 мм (3 дюйма), в которой центр вращения редуктора был установлен на плите пола. Эта пила пила с обеих сторон оси поворота, по одному стержню каждая, и в результате была более производительной.
В 1976 году компания Carbide Cutoff Inc. (CCI) из Рокфорда, штат Иллинойс, разработала более крупную производственную твердосплавную пилу такого типа, чтобы иметь возможность конкурировать с горизонтальной продольной пилой от Metalcut Inc. Эта машина успешно распиливала заготовки до 8 дюймов. (200 мм) в диаметре.
Эта пила шарнирного типа также использовалась Metalcut Inc. в качестве многослойной пилы или пилы для заготовок, позволяющих резать заготовки диаметром до 600 мм (24 дюйма). Шарнир расположен над станиной станка, и пильный диск в форме арки входит в материал вертикально, но не имеет замкнутой силовой петли.
В 1994 году AME разработала экономичную круговую пилу под торговой маркой AMSAW 200 для рынка США. В 2011 году компания AME из Рокфорда, штат Иллинойс, разработала высокоэффективную твердосплавную пилу, в которой ось поворота редуктора закреплена на нижнем конце станины станка, для резки заготовок диаметром 350 мм (14 дюймов). Сила заключена в замкнутом контуре, и машина чрезвычайно жесткая. В этой машине также улучшается отвод стружки, поскольку стружка сбрасывается непосредственно на конвейер для стружки.
Специальные модели
Дисковые пилы
В 1963 году компания Ingersoll Milling Machine Co., Рокфорд, штат Иллинойс, разработала пилу для резки пластин из высокопрочной углеродистой стали с использованием твердосплавных пил. Горизонтальные направляющие крепились на балке над пластиной.
Позже компания Oliver Machinery Co. из Детройта, штат Мичиган, разработала пластинчатую пилу, в которой редуктор скользил под пластиной на станине станка и разрезал пластину снизу.
Железнодорожные пилы
В 1973 году компания Metalcut разработала первую рельсовую пилу с твердым сплавом, которая позже была произведена другими компаниями, включая Wagner. В 1997 году AME разработала экономичную рельсовую пилу под торговой маркой AMSAW 300-R, которая до сих пор широко используется на всей территории США. построила специальную модель твердосплавной пилы для обрезки железнодорожных рельсов под крестовины и стрелочные переводы. В 2011 году AME разрабатывает специальную модель, которая встраивается в железнодорожный вагон как двойная пила и используется для ремонта железнодорожных путей в США. Он заменил абразивные пилы, которые использовались раньше. Эти абразивные пилы были виновны в возникновении лесных пожаров из-за горячей стружки и искр. Следовательно, эти опасные машины были заменены на пилы для холодной резки AMSAW.
Многослойные пилы
В 1974 году компания Metalcut разработала двухслойные пилы, которые разрезали концы до шести С-образных профилей. Профили подходили к пилам горизонтально, слоями. Первая пила разрезала передние концы, вторая - задние, причем последняя могла перемещаться по гусеницам и, следовательно, резать разную длину. Эти станки были сконструированы как поворотные пилы и разрезали профили снизу вверх.
В 1976 году эта круглая пила также использовалась для послойной резки труб.
Позже Вагнер и Фрамаг построили аналогичные пилы с вертикальной конструкцией.
Твердосплавные горячие пилы
В 2008 году компания AME разработала твердосплавную пилу для горячей штамповки, которая обрезает концы на штампованных осях для железнодорожной промышленности.
Твердосплавные кольцевые пилы
Толстостенные кольца горячекатаные, их часто приходится нарезать ломтиками. Компания MFL Liezen из Австрии разработала такую пилу, которая нарезает эти кольца по внутреннему диаметру. КомпанияAME Rockford, IL также предлагает пилу такого типа; однако он разрезает кольца снаружи.
Общий дизайн
Твердосплавные пилы с направляющими (горизонтальные, вертикальные или наклонные) состоят из сварной основы, изготовленной из прочных стальных пластин с достаточным рифлением и часто заполненных материалом для гашения вибрации. Это основание поглощает возникающие силы и гасит вибрации. К основанию, где скользит редуктор, прикручены закаленные шайбы.
Ползун управляется клиньями с минимальным зазором или гидроприводом, которые могут быть предварительно нагружены для устранения люфта и получения необходимой жесткости. В последнее время также использовались предварительно загруженные линейные пути. Эксперты до сих пор спорят о том, лучше ли глушители вибрации предварительно нагруженные коробчатые направляющие с пластиковым покрытием с низким коэффициентом трения, чем предварительно нагруженные закаленные линейные направляющие с закаленными шариками или роликами.
Система подачи
Система подачи состоит либо из гидроцилиндра, либо из шарико-винтовой передачи и зубчатого редуктора, который приводится в действие серводвигателем.
Коробка передач
В большинстве случаев используются цементированные зубчатые колеса с низким люфтом, установленные в шариковых или конических роликоподшипниках. В зависимости от размера пильных полотен можно использовать максимум пять зубчатых передач с редуктором до 40: 1. Электродвигатели с регулируемой частотой вращения мощностью до 150 кВт приводят в действие коробку передач напрямую или с помощью зубчатых или клиновых ремней. У многих пил монтажный фланец полотна встроен в шпиндель. Это дешевле, но требует дорогостоящего обслуживания при износе монтажных поверхностей лезвия. Однако некоторые более инновационные пилы имеют съемные приводные ступицы, которые жестко закреплены и могут быть легко заменены. Некоторые пилы также используют маховики на первичном валу коробки передач для сглаживания колебаний крутящего момента.
Приспособление
Обычно он состоит из двух гидравлических зажимных цилиндров, которые зажимают материал с обеих сторон пильного полотна в горизонтальном, вертикальном или угловом направлении. Чтобы продлить срок службы пильного полотна, материал отделяется от полотна с обеих сторон до того, как пильный диск отводится от пропила.
Монтаж пильного диска
Пильный диск должен быть надежно закреплен на приводном валу, чтобы передавать большой крутящий момент без вибрации. Фланец лезвия большего размера обычно снижает вибрацию лезвия, но требует большего диаметра лезвия. Чтобы снизить затраты на лезвие, некоторые производители используют меньшие фланцы в сочетании со стабилизаторами лезвия, что позволяет снизить затраты на инструмент.
Стабилизаторы лезвия
Поскольку твердосплавные пилы имеют круглую форму, они являются наиболее жесткими в радиальном направлении элементами силовой передачи в направлении подачи, но очень нестабильны перпендикулярно направлению подачи. Из-за тонкого корпуса лопасти лопасти необходимо стабилизировать, чтобы минимизировать амплитуду боковых колебаний. Когда были проведены первые эксперименты с твердосплавными пилами, инженер-разработчик Advanced Machine & Engineering в Рокфорде стабилизировал лезвие с помощью метлы, которую он прижал к вибрирующему лезвию, минимизируя вибрации. На основе этого опыта был разработан стабилизатор лопастей с использованием двух шарикоподшипников с пластмассовым покрытием, установленных на эксцентриковых валах и поддерживаемых приварной скобой к коробке передач. Хорст Допке, который видел этот метод во время экспериментов, проведенных Metalcut, также описывает их в своей диссертации «Sägen von Rohren mit hartmetallbestückten Kreissägeblättern».[6] Дальнейшие разработки Amsaw привели к созданию сегментных стабилизаторов, благодаря которым с обеих сторон лезвия регулируемые пластины с пластиковым покрытием сводили к минимуму колебания лезвия (AME). Позже другие производители использовали аналогичные скользящие элементы в качестве «гасителей вибрации». Однако эти гасители колебаний с ошибочной маркировкой не гасили колебания, а просто минимизировали их амплитуды. Г-н Дупке подробно описывает эту функцию в своей диссертации. Недавно компания Advanced Machine & Engineering Company разработала пару передних стабилизаторов для своих машин AMSAW, расположенных близко к точке, в которой лезвие входит в материал. Эти стабилизаторы гидравлически выдвигаются, когда твердосплавные зубья проходят мимо наконечников стабилизатора перед резкой, и стабилизируют лезвие, что также помогает направлять лезвие в разрез для повышения точности. Другие формы стабилизаторов перечислены на немецком языке в VDI Verlag Nr. 1999 г., дипл. Инж. Райнер Либрехт. В этом отчете особо рассматривается влияние вибрации на пильные полотна.[7]
Измерительное устройство
В общем, существует два разных типа измерительных систем:
1. Измерение с помощью захватных клещей: Заготовка зажимается с помощью захватных клещей, которые скользят по направляющим и приводятся в действие комбинацией шарико-винтовой пары и серводвигателя.
2. Измерение с помощью измерительных упоров: заготовки перемещаются по роликовому конвейеру к регулируемому упору. Этот упор может быть точно установлен с помощью сервомеханизма с шарико-винтовой парой и обычно включает в себя амортизатор для гашения удара. Этот метод используется для более длинных изделий.
Контроль
Автоматические производственные пилы в основном обслуживаются ПЛК.
Диаметр лезвия
Пильное полотно малого диаметра дешевле и требует меньшего крутящего момента для привода. Более тонкое пильное полотно расходует меньше материала и требует меньше энергии для вращения. Поэтому желательно использовать приводные ступицы меньшего диаметра для установки полотна и более тонкие полотна, чтобы иметь возможность для пиления материала большего диаметра с помощью пильных дисков меньшего диаметра. Однако эти критерии ослабляют поперечную жесткость лезвия, и лезвие может больше вибрировать из-за большого отношения диаметра к толщине лезвия.
Люфт шестерни
Люфт шестерен, особенно шестерни шпинделя, также имеет решающее значение. Отношение между полотном диаметром 1800 мм (70 дюймов) и приблизительным диаметром шага шпинделя 250 мм (10 дюймов) составляет примерно 7/1. Таким образом, люфт зуба 0,025 мм (0,001 дюйма) приводит к потере хода 0,18 мм (0,007 дюйма) на зубе лезвия.
Это большое количество потерянного движения, добавляемого к крутильной обмотке зубчатой передачи, когда зуб входит в прорезь и расслабляется при выходе, вызывает крутильную вибрацию и должен быть сведен к минимуму с помощью механизмов предотвращения люфта или шлифовки зубчатых передач. до абсолютного минимума люфта.
Жесткость машины
Когда дисковый пильный диск с твердосплавными напайками входит в материал или выходит из него, режет только один зуб. Колебания нагрузки, когда зуб входит и выходит из пропила, вызывают вибрации и требуют очень жесткой коробки передач и станка.
Поворотная пила имеет наивысшую степень жесткости, потому что силы скомпонованы по замкнутому контуру (рис.1). Если предположить, что основание такой пилы очень жесткое, сила будет течь от оси редуктора к системе подачи шарико-винтовой передачи по замкнутому контуру, в результате чего сила резания действует примерно посередине между точкой вращения и шариковый винт. Такое расположение существенно снижает потерю движения и податливость в системе подачи. Кроме того, шарико-винтовая передача, которая заставляет лезвие врезаться в пропил, привинчена к раме приспособления, которая снова прикреплена к заготовке и придает этому устройству дополнительную жесткость.
Пилы с горизонтальными или наклонными направляющими имеют разомкнутый контур силового потока (рис.2) и поддерживают любое потерянное движение и податливость системы подачи.[8]
Резюме
Пилы с замкнутым контуром вертикального скольжения - самые жесткие, но и самые дорогие станки. Они занимают меньше места, чем горизонтальные или угловые пилы, но также сложнее контролировать горизонтальный поток стружки. К тому же они дороже и сложнее в обслуживании.
Горизонтальные и угловые пилы скользящего типа должны быть тяжелее, чтобы сохранять ту же жесткость, что и вертикальные пилы или пилы с шарнирным соединением. Поток стружки направлен вниз, поэтому его лучше контролировать, чем вертикальные пилы.
Горизонтальные пилы с шарнирным соединением - самые экономичные станки. Они требуют меньше деталей и занимаемой площади, а также имеют благоприятный стружколом вниз. Система с замкнутым контуром снижает податливость и, следовательно, может быть построена легче, сохраняя при этом высокую жесткость.
внешняя ссылка
Рекомендации
- ^ AMSAW от AME - пионеры в области пиления из твердых сплавов
- ^ контракт DAAA25-70-C-0353 «Исследование новой концепции пиления» PDF № 1 / PDF № 2
- ^ (Патент США 7 августа 1984 г., номер 4 463 645). В архиве 10 июня 2015 г. Wayback Machine
- ^ Werkzeugmaschinen Konstruktion und Berechnung (стр. 487-488)
- ^ Das Trennen von Stählen mit schnellarbeitsstahl- und hartmetallbestückten Kreissägeblättern
- ^ Sägen von Rohren mit hartmetallbestückten Kreissägeblättern
- ^ Berichte aus dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, TU Брауншвейг, IWF Fortschrittberichte VDI: Reihe 2, Fertigungstechnik[постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Ножи, более эффективные на жесткой машине, Cutting Edge, осень 2014 г. (стр. 8-9)