Режущий инструмент: секреты правильного выбора
Для деревообрабатывающих предприятий российского ЛПК вопрос обеспечения производства качественным инструментом — один из самых злободневных. Но как сделать правильный выбор при покупке, как оценить качество приобретаемого инструмента? Наверняка у каждого технолога на этот счет есть свои резоны и свои секреты. Тем не менее редакция журнала «ЛесПромИнформ» посчитала, что нашим читателям полезно будет ознакомиться с опытом зарубежных коллег.
Вопрос о том, как оценить качество приобретаемого инструмента всесторонне обсуждался в зарубежных специализированных изданиях в серии публикаций под общим названием «Предполагаемая стоимость инструмента». Их авторы — представители направления изготовления инструментов для машин Немецкой ассоциации производителей деревообрабатывающих машин — совместно с Союзом немецких производителей машин и оборудования (VDMA) высказали свои рекомендации, поделились накопленным в этой области опытом.
Вот мнение управляющего директора Немецкой ассоциации производителей деревообрабатывающих машин д-ра Бернара Дирра: «Высокое качество инструментов — одно из обязательных технических требований, без которого невозможно эффективное производство. Разница в рентабельности инструментов станет очевидной тогда, когда вы обратите внимание на такие детали, как качество материала, отделки, используемые технологии — это во многом определяет, сможет ли инструмент справиться со своей задачей: обеспечить высокий результат даже после продолжительного использования».
Количество продаваемого во всем мире по низкой цене инструмента свидетельствует о том, что цена зачастую является единственным критерием выбора для покупателей, а такие важные аспекты, как качество или безопасность, часто не рассматриваются всерьез. Однако, как показывает практика, те, для кого при приобретении инструмента его низкая цена является решающим фактором, впоследствии вынуждены вкладывать значительные средства в модернизацию целых линий. Не забывайте истину: «Скупой платит дважды». Если учесть, что цена инструмента составляет лишь 2–3% от стоимости линии, а значение для выпуска качественной продукции он может иметь огромное, то решение о покупке высококачественных инструментов очевидно.
Итак, «ЛПИ» предлагает вашему вниманию серию публикаций, в которых авторитетные специалисты из компаний AKE, JSO, LEITZ, LEUCO и PREWI дадут рекомендации, как буквально с первого взгляда определить качество инструмента, поделятся советами по поводу того, как принять правильные решения в процессе выбора.
Когда качество стоит денег
При каких условиях пильный диск становится прецизионным инструментом высочайшего качества? От материала полотна пилы, напайки и материала резца в первую очередь и зависят характеристики круглых пильных дисков, а следовательно, и качество пропила, и стойкость режущего инструмента, выраженная в длине резания. Они являются главными критериями, по которым оценивают полотно круглой пилы во время раскроя.
Для достижения оптимального результата в каждом конкретном случае нужно дополнительно учитывать и фактор индивидуальной конструкции полотна пил. Подробно о практическом применении пил сегодня можно прочитать в многочисленных каталогах их производителей. Но, чтобы эксплуатировать раскройные установки оптимально и с высокой производительностью, необходимо приспособить полотна круглых пил к производственным условиям конкретного предприятия.
Тоньше, быстрее, дольше, лучше!
Работая под таким девизом, производители инструмента постоянно повышают требования к качеству полотна круглой пилы. Исходным пунктом при этом становится менеджмент ресурсов. Учитывая возрастающую угрозу исчерпания сырья и необходимость экономии ресурсов (материалов и энергии), изготовители стремятся к тому, чтобы при неизменном диаметре полотна уменьшить ширину пропила, тем более что к этому их постоянно призывают производственники. Если рассматривать пилу как диск, специалист сразу укажет на неблагоприятное соотношение диаметра и толщины пильного полотна.
В силу некоторых особенностей круглые пильные диски вибрируют во время работы станков. Поэтому на предприятии-изготовителе делают рихтовку (выравнивают полотно круглой пилы) и правку («растягивают» середину полотна).
После рихтовки и правки можно контролировать работу пилы во время холостого хода и даже во время раскроя, поэтому она, при достаточном напряжении в раскраиваемом материале, не виляет. При этом необходимо учитывать, что поведение пилы при обрезке краев заготовок, когда сопротивление материала незначительно лишь с одной стороны, кардинально отличается от тех случаев, когда нагрузка с обеих сторон одинакова.
В зависимости от типа и конструкции пилы при рихтовке и правке относительно много ручной работы. За много десятилетий в этой сфере накоплен эмпирический опыт, касающийся взаимного размещения и необходимого количества кругов вальцовки на теле полотна пилы при его обработке на роликовом вальцовочном станке.
Качество пропила зависит также от качества балансирования и точности центровки пильного полотна. Полотно балансируют по тому же принципу, что и автомобильное колесо, с той лишь разницей, что во избежание вибрации вместо использования дополнительных балансирующих грузиков из более тяжелой части тела пильного полотна удаляют некоторую часть материала. Эксплуатация несбалансированных пил приводит к преждевременному повреждению подшипников на станке (пильной установке для раскроя плит), а также к ухудшению качества пропила вследствие образования бороздок на торце и сколов верхних слоев. При выдержке малого допуска во время формирования насадочного отверстия можно гарантировать, что сбалансированность пилы в ходе эксплуатации не будет ухудшаться, а это, кроме всего прочего, положительно влияет на работу всего станка.
Улучшение качества раскроя
Работая над проблемой обеспечения все меньшей ширины пропила, производители инструмента вынуждены одновременно ломать голову и над тем, как удовлетворить все возрастающие требования к качеству конечного продукта. Наряду с качеством сырья большое значение для гарантии высокого качества раскроя имеет конструкция пильного полотна. Геометрия зубцов и промежутков между ними, а также вращение инструмента, которое в идеале происходит без вибраций, прежде всего и определяют качество пропила, выполняемого круглым пильным диском.
О качестве пропила можно судить по бороздкам, которые формируются отдельными зубцами, по тому, насколько равномерен пропил, — иными словами, по волнистости края распила. Улучшения качества пропила можно достичь уменьшением вибрации за счет изменения геометрии тела полотна и продольных пазов.
Сегодня все чаще в пильных дисках применяют так называемые неравные шаги зубцов, которые предотвращают возникновение вибраций. Уменьшить вибрации пильного полотна, а вместе с тем снизить уровень шума можно, нанеся лазерный орнамент на тело пилы или впрессовав в полотно несколько медных заклепок, а также сделав в нем продольные пазы.
Повышение износостойкости режущего инструмента
Качество пропила — это, конечно, очень важно. Но из показателей, которые характеризуют работу дисков на пильных установках для раскроя плит, на первом месте, как правило, не качество раскроя, а срок эксплуатации или стойкость режущего инструмента, выраженная в длине резания. Главный фактор, от которого она зависит, — твердость материалов резца; из-за этого сегодня довольно распространено оснащение пильного диска алмазными вставками.
Деревообработчики и мебельщики, которые отдают предпочтение индивидуальному раскрою плит, могут значительно повысить производительность предприятия, увеличив стойкость пильного инструмента, выраженную в длине резания.
При выполнении пропила сверхбольшой глубины при помощи пильного диска диаметром до 730мм требования к инструменту чрезвычайно высоки. В процессе обрезания краев заготовки часто случаются отклонения обрабатываемой детали в ту сторону, где нагрузки минимальны, а это — из-за одностороннего усилия резания — может привести к отклонениям пильного полотна от заданной траектории реза. Лишь приведя показатели твердости и напряжения тела полотна пилы в соответствие с диаметром фланца и количеством оборотов станка, можно добиться, чтобы полотно выдерживало такую нагрузку, которая не будет способствовать отклонениям.
Наряду со свойствами материала и конструкцией пильного полотна другими важными критериями обеспечения длительного срока эксплуатации пилы и высокого качества раскроя являются геометрия и форма зубцов, а также способ их затачивания. Например, у пилы, в геометрии зубца которой предусмотрена скошенная фаска на боковой поверхности, износостойкость (а значит, и время эксплуатации) значительно выше, чем у пилы с зубцами без такой фаски. Эта фаска предотвращает появление сколов на вспомогательной режущей кромке или в месте распила главной или вспомогательной режущей кромки, поскольку неизбежно определенное затупление зубца (что предусмотрено техническими условиями).
Зубцы пил, которые выполняют так называемый растягивающий раскрой, менее стойки, чем зубцы пил, используемых для так называемого выталкивающего раскроя. Это обусловлено меньшим углом между боковой и задней гранями зубца, который в случае использования обыкновенной режущей кромки провоцирует быстрое затупление зубцов.
С целью повысить твердость зубцов и в то же время не допустить уменьшения их прочности на разрыв ведутся разработки твердых сплавов для изготовления зубцов пил. Риск излома зубца на инструменте можно дополнительно минимизировать за счет соответствующей геометрии.
Таким образом, изготовив зубцы из материала, который характеризуется чрезвычайной твердостью и ударостойкостью, и обеспечив стабильный угол их заточки, можно значительно повысить износостойкость пильного диска, выраженную длиной резания, а тем самым и производительность раскроечного оборудования.
Качество сырья — начало начал
Качество круглого пильного полотна прежде всего зависит от того, из какого сырья оно изготовлено. Чтобы тело полотна пилы отвечало наивысшим требованиям, его изготовляют из легированной инструментальной стали заданного класса качества. Во время эксплуатации полотно не должно терять стабильность и вместе с тем эластичность даже из-за нагревания. Весь процесс производства тела пильного полотна нужно контролировать и точно выполнять все требования технологии.
Большое значение имеет припой, который используется при пайке зубцов на диск пилы, — он играет роль связующего звена между резцом, твердым сплавом (или поликристаллическим алмазом) и полотном пилы. Температуру пайки нужно постоянно контролировать, так как только правильно выполненная спайка может поглотить нагрузки на твердый сплав, которые передаются во время выполнения реза через острие резца далее — на полотно пилы. При пайке нужно обращать внимание на два определяющих фактора: с одной стороны, надо обеспечить твердое и надежное соединение полотна пилы с материалом резца, а с другой — не нарушить эластичную связь между твердым материалом резца и более мягким материалом полотна пилы.
Материал, из которого сделаны резцы, как уже отмечалось, имеет решающее значение для износостойкости инструмента. На установках для раскроя плит чаще всего используют инструменты, изготовленные из твердых сплавов и поликристаллических алмазов.
Используя современные поликристаллические алмазы, можно добиться высоких показателей износостойкости пильных дисков, выраженных в длине резания, которые в 80 раз превышают аналогичные показатели эксплуатации пил с твердым сплавом. Таких отличных параметров износостойкости достигают не только благодаря материалу резца, но и благодаря высшему качеству полотна пилы. Кроме того, следует учесть, что вибрации полотна пилы нужно оптимизировать так, чтобы собственные вибрации круглой пилы не приводили к дополнительному изнашиванию резцов.
Чтобы в результате из отдельных компонентов и различных материалов возник прецизионный инструмент, который отвечает наивысшим требованиям производительности и качества, все этапы процесса изготовления круглого пильного диска — от раскроя металлического листа до маркировки готового инструмента — должны сопровождаться жестким контролем качества материалов и технологических операций.
Правильный сервис режущего инструмента
Эффективность на протяжении всего срока эксплуатации сохраняют лишь правильно заточенные пильные диски. Вследствие неправильного затачивания (только передней или только задней грани зубцов) резко уменьшается износостойкость инструмента, что выражается в уменьшении длины резания. Поэтому так важно затачивать всю затупившуюся поверхность резца. Задние и передние грани зубцов пил, изготовленные из твердых сплавов, затачивают на автоматических станках. На этих станках зубцы всех форм на задней и передней гранях можно затачивать лишь за один проход. Затачивать их вручную на универсальных заточных станках не рекомендуется — качество будет низким.
У круглых пильных дисков HW всегда затачивают переднюю и заднюю грани зубцов, поскольку лишь так можно достичь оптимального и экономически обоснованного использования дорогостоящих вставок и добиться стабильности параметров стойкости.
Вследствие затачивания высота зубца может уменьшиться до минимально допустимой — 2мм, и переходить эту границу остаточной высоты зубца из соображений техники безопасности нельзя. В случае повреждения зубца сервисное предприятие, которое выполняет затачивание, может отремонтировать диск, отпаяв поврежденную вставку и напаяв новую.
Герман ЭНГЕРТ
Статьи из цикла «Качество режущего инструмента»:
Оцениваем качество концевого инструмента
Оцениваем качество насадочных фрез
Оцениваем инструмент: критерии оценки качества фуговальных фрез
Оцениваем инструмент: строгальные инструменты с интегрированным гидрозажимом
Оцениваем инструмент: Рентабельные сверла по низкой цене… А нет ли здесь противоречия?
