проПИЛЫ
С легким шелестом блистающая лента пилы врезается в бревно. Живым золотом из-под острых зубьев льются опилки. Еще немного и бревно распилено. Так работает ленточнопильный станок: легко, почти бесшумно и главное, с высокой точностью. Эти преимущества уже давно оценили российские лесопромышленники. Поэтому они пользуются такой большой популярностью в нашей стране. Теперь редко на каком лесопильном производстве нет подобного оборудования. Однако у многих лесопромышленников остаются вопросы на тему, как возможно максимально использовать все преимущества ленточнопильного станка в процессе изготовления пиломатериалов.
Значительную роль в этом играет состояние режущего инструмента − ленточной пилы. Надо сказать, что общим условием нормальной работы всех видов пил является превышение ширины пропила над толщиной полотна пилы. Это обеспечивается разными способами: разводкой пил, их плющением и формовкой или наплавкой (напайкой) на зубья твердого сплава (литого или металлокерамического). Причем, разводка в основном применяется для ленточных пил шириной до 50 мм. Для круглых и рамных пил, эта операция производится при подозрениях на наличие в древесине металлических включений. Операция трудоемкая, требующая высокой квалификации обслуживающего персонала. По сравнению с ней более прогрессивным способом уширения зубчатого венца является операция плющения с последующей формовкой, которая нашла наибольшее применение для ленточных и рамных пил. В отношении других видов пил наиболее перспективным является напайка твердого сплава.
В любом случае создание в зоне резания оптимальных условий работы инструмента, всегда благотворно сказывается на качестве изделия. В случае ленточных пил имеет смысл обратить внимание на размер и форму зуба пилы. От его величины и особенностей профиля, также в значительной степени зависит качество пиления. В свою очередь, на выбор оптимального профиля зуба влияют многие факторы. В особенности такие, как плотность распиливаемой древесины, ее влажность, направление волокон и т. д. Поэтому при выборе профиля зуба необходимо учесть вид распиливаемой древесины. К примеру, при распиливании твердой, сухой и мерзлой древесины требуется устойчивый и жесткий профиль зуба, а при распиловке мягких пород и свежей древесины допускаются более слабые зубья с большей вместимостью во впадине. Надо также учитывать направление производимого пропила, относительно направления волокон древесины. При поперечной распиловке напряжения в зубьях выше, чем при продольной распиловке. Это требует соответствующего профиля зуба.
Большое значение имеет размер впадины зуба. При используемых сегодня высоких рабочих скоростях пильной ленты и особенно при распиловке мягких пород древесины и высокой скорости подачи, размер впадины должен соответствовать получаемым в процессе резания большим объемам опилок. Иначе производительность распиловки снижается. Плющеные зубья обычно работают при более высоких скоростях резания и подачи, чем разведенные. Вместимость во впадине определяется профилем зуба, шагом и высотой зуба. Она должна быть достаточной для удаления большого количества опилок. Объем опилок гораздо больше, чем соответствующий объем твердой древесины. Соотношение свободного объема для твердой, сухой древесины может достигать 3:1, а мягкой, свежей древесины − 6:1. поэтому при распиловке мягкой свежей древесины, вместимость во впадине должна быть большая. Однако опилки при распиливании могут сжиматься примерно до половины свободного объема, без заметного отрицательного влияния. Если вместимость во впадине недостаточная, опилки выдавливаются в стороны пильной ленты. Это увеличивает трение и приводит к перегреву, в результате чего могут уменьшиться натяжение ленты и ее жесткость и, следовательно, ухудшится качество поверхности распиливаемого пиломатериала.
Также следует учитывать толщину пильной ленты. Тонкая пильная лента обычно должна иметь более устойчивый профиль зуба, чем толстая лента. Однако зуб не должен быть излишне высоким, так как в этом случае, при интенсивном пилении, в результате повышенных нагрузок, возникают вибрации, что может привести к заметному снижению точности пропила. В свою очередь, при увеличении глубины пропила и при прочих равных условиях вместимость во впадине должна быть больше. Кроме того, стабильность зуба зависит от соотношения между высотой зуба и шагом. Из опыта известно, что при высоте зуба равной 1/3 шага, достигается оптимальный результат с плющеными зубьями. Соответствующее соотношение для разведенных зубьев в большинстве случаев рекомендуется выбирать 1:4. Если шаг пилы превышает 50 мм, соотношение должно быть 1:4 для плющеных и 1:5 для разведенных зубьев. В этих случаях высота зуба не должна превышать толщину ленты больше чем в 8−10 раз.
Причем плющеные зубья допускают и требуют большего шага пилы, чем разведенные. При этом шаг можно увеличить примерно на 35%. Узкие полотна, которые обычно разведенные, должны иметь небольшие зубья и малый шаг, чтобы зубья были достаточно устойчивые. Шаг рекомендуется выбирать с учетом вида распиливаемой древесины, рабочей скорости ленты, скорости подачи и глубины резания. При большом шаге каждый отдельный зуб подвергается большой нагрузке, вследствие чего быстрее теряет свои режущие способности. Это можно заметить по опилкам, консистенция которых становится «муковидной». При этом, в случае если угол заострения и передний угол зуба большие, то с целью снижения шага, заднюю кромку зуба можно выполнить более выпуклой. Но надо помнить, что малый шаг дает более ровную поверхность среза, но требует большей силы резания. Вместимость во впадине малая, что ограничивает возможность применения высокой скорости подачи. При распиловке мягких и мокрых бревен, когда получается большое количество опилок, шаг обычно должен быть 40−45 мм. При очень большой подаче может потребоваться еще больший шаг, при распиловке твердой и сухой древесины шаг можно сделать меньше − 35−40 мм. Эти значения в основном подходят к пилам с плющеными зубьями.
Геометрия профиля зубьев пил в значительной степени определяет производительность и качество пиления. Надо заметить, что при распиловке многих пород древесины, особенно тропических пород, требуется специальный профиль зуба. Физика процесса пиления характеризуется концентрацией зон механических напряжений во впадинах между зубьями. Поэтому радиус закругления впадины рекомендуется выполнять таким образом, чтобы как можно более снизить величину этих напряжений. Впадины должны быть хорошо закруглены и шлифованы до высокой чистоты поверхности, поскольку в рисках и неровностях образуются трещины, вблизи которых концентрируются напряжения. Пренебрежение этим может значительно снизить срок службы ленточной пилы. Что касается самой геометрии зуба, то для того, чтобы лента могла резать свободно, скос заднего угла должен начинаться уже с вершины зуба и значение заднего угла должно быть не ниже 50°. Это минимальное значение заднего угла надо иметь в виду, при определении угла заострения и переднего угла. При заточке зубьев следует затачивать всю заднюю грань зуба, чтобы обеспечить первоначальную величину заднего угла. При распиловке очень мягких пород древесины задний угол может быть увеличен до 120°. Если скос недостаточный, задняя грань зуба ближе к вершине будет прижиматься к древесине, что приведет к повышенному трению и, как следствие, нагреву. При этом ее твердость уменьшится, что приведет к снижению режущих свойств. Итогом может стать повреждение самой ленточной пилы. Поэтому необходимо большое внимание уделять геометрии зуба.
В этом отношении полезно познакомиться с опытом германской фирмы ALBER, образованной в 1912 году и вот уже 92 года производящей инструмент высочайшего качества. На сегодняшний день фирма ALBER является одним из ведущих европейских производителей ленточных пил с шириной ленты от 6 до 360 мм, из шведской стали Uddeholm, а также недорогой специальной европейской стали. Используя богатейший опыт эксплуатации ленточных пил, специалистами фирмы разработаны различные виды профилей зубьев широких ленточных пил.
Они предназначены и оптимизированы для различных случаев, в зависимости от таких факторов, как порода распиливаемой древесины, скорость резания, скорость подачи, толщина пильного полотна, высота пропила. Три главных профиля зубьев можно в основном применять при распиловке как свежей, так и выдержанной древесины. Основная разница между этими профилями состоит во вместимости впадины. Обычно основные профили зубьев несколько модифицируют с учетом конкретных условий работы.
Кроме того, три года назад здесь была освоена технология производства ленточных пил − ALBER-THERMEX. Этот метод предназначен для пил шириной от 50 до 360 мм, и подразумевает их специальную термическую обработку, в результате чего сталь становится более вязкой. А значит, дольше сохраняет созданное в полотне предварительное натяжение. При этом срок проведения следующей операции по наведению натяжения в пиле − перевальцовки, увеличивается на 50−100%. Российские лесопромышленники могут познакомиться с этими и другими разработками фирмы ALBER, не выезжая за пределы нашей страны. В частности, такие пилы можно увидеть и приобрести в Санкт-Петербурге в ЗАО «Технопарк ЛТА». Имеются здесь и другие новейшие разработки зарубежных фирм и компаний. Большой интерес заслуживают биметаллические ленточные пилы, разработанные специалистами шведского концерна ВАНСО АВ и предлагаемые совместным белорусско-шведским предприятием «Бакко − Бисов». В основе производства оригинальная технология. К ленте-основе из пружинно-рессорной стали 45ХГНМФА (Д6А − международная классификация) электроннолучевой сваркой приваривается проволока из быстрорежущей стали Р6 М5 (м2 − международная классификация). Затем производится фрезеровка, заточка и разводка зубьев. Закалка производится на установке ТВЧ, токами высокой частоты. Причем раздельно для зубьев и ленты-основы. В результате обеспечивается оптимальное сочетание твердости зуба (HRC 66−68) и упругости пилы в целом. Твердость ленты-основы (HRC 44−46) позволяет продолжать эксплуатацию пилы и после износа быстрорежущей части зубьев. Выпускаются два типоразмера таких пил: 32×0,9×19 и 32×0,9 (1,0)х22 мм. В среднем одна пила обеспечивает распиловку 40−50 куб. м. древесины. Отечественным лесопромышленникам это должно понравиться. По крайней мере, в случае затруднений с выбором инструмента и оборудования, специалисты ООО «Технопарк ЛТА» всегда окажут посильную помощь. В этом вопросе спешить не стоит. «Семь раз отмерь − один раз отрежь» − гласит русская пословица. И это как нельзя лучше подходит в подобном случае. Чтобы получить максимум от оборудования, оно должно быть лучшим и подходить под условия конкретного производства.
В. Е. ЛУЦКИЙ, О. Г. СУХОВ, Ю. В. БОРИСОВ
