Партнеры журнала:

Лесопиление

Подготовка твердосплавных круглых пил к работе

В процессе эксплуатации твердосплавных круглых пил на лесопильных производствах большую роль играет подготовка этого инструмента к работе. Но единой системы подготовки круглых лесопильных пил, оснащенных твердосплавными пластинками, нет, так же как и методик определения параметров вальцевания для каждого типоразмера круглых пил. Как правило, каждый производитель инструмента создает эти рекомендации в виде самостоятельных регламентов. Цель настоящей публикации – дать производственникам некоторые правила подготовки пил.

Подготовка пил в процессе эксплуатации включает следующие операции:

а) мойку и очистку от нагара и органических загрязнений, образующихся на поверхности пил после пиления;

б) создание и поддержание в теле пил начальных напряжений, необходимых для компенсации температурных напряжений, появляющихся в процессе пиления. Данная операция включает в себя следующие действия:

●   вальцовку пил;

●   проковку пил;

●   правку пил и отдельных их участков;

●   ремонт пил;

в) контроль качества подготовки полотен пил;

г) заточку пил;

д) контроль качества заточки пил.

Мойка пил

Мойка пил при незначительных объемах производства ведется, как правило, вручную в небольших ваннах, заполненных специальными щелочными составами; при необходимости удаления сильных нагаров и засмолений пил пользуются специальными щетками.

Целесообразнее всего использовать для мойки пил специальные моечные машины, которые различаются по объему единовременной загрузки и максимальному диаметру круглых пил, например, для пил диаметром до 600, 800, 1000 мм. Продолжительность мойки пил в таких машинах обычно не превышает 20–30 мин.

Вальцевание пил

В процессе резания круглая пила нагревается неравномерно, ее рабочая температура может достигать 60–70 °C. Сильнее всего она нагревается у зубчатого венца. Перепад температуры по радиусу тела пилы вызывает появление сжимающих напряжений на периферии пилы. Инструмент в пропиле становится неустойчивым, и даже незначительные поперечные силы резания приводят к потере плоской формы тела пилы. Пила зарезает («блуждает» в пропиле). Главная цель проковки или вальцевания состоит в создании растягивающих напряжений, компенсирующих температурные напряжения. Это особенно важно для тонких пил (толщиной менее 2 мм) и пил большого диаметра (более 800 мм).

Вальцевание пил выполняется с целью создания начальных напряжений, необходимых для компенсации температурных напряжений, возникающих при неравномерном нагреве полотна пилы (в подвенечной и центральной зонах) в процессе пиления, и уменьшения опасности возникновения резонансных состояний инструмента. Сущность вальцевания заключается в ослаблении средней части пилы за счет удлинения ее зубчатой (подвенечной) зоны в результате прокатки под давлением между двумя рабочими роликами вальцовочного станка. Провальцованная пила приобретает поперечную устойчивость зубчатого венца при работе, то есть способность противостоять неуравновешенным боковым силам, действующим на тело пилы при пилении, и обеспечивать тем самым прямолинейность пропила.

Вальцевать пилы диаметром до 300 мм достаточно по одной окружности радиусом 0,8 R (R – радиус пилы без зубьев) в течение одного–трех оборотов пилы под действием роликов (в зависимости от качества стали тела пилы). Для пил диаметром до 450 мм – по двум окружностям с шагом 30–40 мм, для пил диаметром до 630 мм – по трем окружностям, для пил диаметром до 800 мм – по четырем, для пил диаметром до 1000 мм – по пяти окружностям.

Для пил из обычных инструментальных сталей давление на вальцах должно быть в пределах 10–30 Н; для пил из особо высоколегированных сталей, работающих на скоростях подачи свыше 50 м/мин., – до 60–80 Н, причем целесообразно использовать вальцы с радиусом рабочей зоны в пределах 30 мм.

Категорически запрещается применять при вальцевании пил ролики с дефектами (вмятинами, зазубринами и т. п.) на рабочих поверхностях, что может привести к деформации различных зон тела пилы, появлению трещин и выбраковке этой пилы, если не удастся исправить ее местной проковкой вручную.

Следует иметь в виду, что начинать работу на вальцовочном станке надо с небольшого (от 10 Н) давления на вальцах. Отработав методику на одной пиле, целесообразно распространить ее на подготовку всех пил этого завода-изготовителя, попутно исправляя все местные дефекты и помня о том, что абсолютно одинаковых пил не бывает.

Как правило, пилы, прошедшие пять–шесть заточек в производственных условиях, должны быть повторно провальцованы, при необходимости у них должны быть исправлены все местные дефекты (слабина, тугие места, зоны прижогов на теле пилы). Для пил, работающих со скоростью 50 м/мин. и выше, эти операции необходимо выполнять каждый раз после снятия пил со станков.

Начинать вальцевание пил после эксплуатации можно по заводским следам от вальцовки, обычно отстоящим на 15-20 мм от межзубных впадин. При отсутствии следов следует сделать новые – на том же расстоянии от впадин между зубьями пил. При наличии на пилах мультексов и температурных прорезей в зоне вальцевания нельзя допускать вальцевание в 15–20 мм до и после мультексов и прорезей.

О проковке и правке пил

Вальцеванием (при наличии на производстве вальцовочного станка) можно заменить проковку пил, которая может быть выполнена правильно только хорошо подготовленным пилоточем. Правда, заменить вальцеванием правку и проковку отдельных дефектных мест на пилах невозможно. Существует положительная и отрицательная проковка.

Правку и проковку дефектных мест следует выполнять на специальной выпуклой пилоправной наковальне специальными пилоправными молотками. Приобрести такое оборудование и приспособления можно как у отечественных, так и у зарубежных производителей. Эта операция может быть отработана только с умеющими выполнять проковку специалистами, поэтому своих пилоточей целесообразно отправить на специальные курсы или на заводы, где изготавливают подобный инструмент; как вариант, на заводы – изготовители круглых пил. Самообразование – вещь хорошая, но у каждого производителя есть нюансы в технологиях и материалах.

Контроль плоскостности и напряженного состояния пилы

После окончания вальцевания проводят оценку плоскостности и напряженного состояния пилы. Если при помощи короткой линейки будут обнаружены местные дефекты (например, если отклонение от плоскостности превышает 0,15 мм), то проводят дополнительную правку. Если напряженное состояние пилы не соответствует норме, то проводят дополнительное вальцевание по имеющимся следам. При этом суммарное количество следов для новых пил не должно превышать пяти. Контроль плоскостности и напряженного состояния проводят через каждые пять–шесть смен работы инструмента.

Ремонт пил

На некоторых лесопильных заводах нашей страны в случаях частичного обрыва кончиков зубьев пил выполняются наварка или наплавка кончиков зубьев пил и формирование профиля и зоны напайки пластинки твердого сплава. Это дает возможность не отбраковывать пилы, а продолжать использовать их в производстве, что обеспечивает существенную экономию, особенно при ремонте специальных пил.

Что следует знать, когда, например, зубья обрываются на 1/3 высоты зуба или обрываются полностью?

Известно, что основные европейские производители пил применяют в качестве материала для изготовления корпуса пилы специальные сплавы, а российские – отечественную сталь 9ХФ, типовую инструментальную сталь Uddeholm (Швеция) или ходовую немецкую инструментальную сталь.

Как правило, твердость корпусов круглых пил, оснащенных пластинками твердого сплава, 40–46 HRC, а зубчатый венец в процессе термообработки перед напайкой зубьев пил отпускают до 35–45 HRC. Если на пиле отрывается кончик зуба, значит, зубчатый венец пилы перекален и его твердость превышает 45 HRC, а если обрыв зубьев пил у основания, то на­оборот: менее 35 HRC. Следует помнить, что пилы с полностью оборванными у основания зубьями почти не подлежат ремонту.

При появлении мелких трещин в межзубных впадинах целесообразно их закернить с двух сторон или засверлить сверлом диаметром до 2 мм, а для пил, работающих в тяжелых условиях пиления при большой глубине пропила (свыше 100 мм), эту операцию проводить нецелесообразно, надо отбраковывать пилы или использовать их на другом оборудовании – с более легкими условиями работы.

В перечень мероприятий по ремонту пил входит и перенапайка пластинок твердого сплава, пришедших в негодность после эксплуатации и их выхода из строя в процессе аварийного износа (попадания в пропиле постороннего твердого предмета).

Правила проверки качества вальцевания пил

Правильно провальцованная пила, положенная в горизонтальной плоскости на три равномерно удаленные друг от друга опоры (некоторые специалисты рекомендуют укладывать на две опоры, что также возможно), находящиеся ниже окружности впадин зубьев относительно центра пилы на расстоянии 3–5 мм от этой окружности, при свободном провисании средней части должна приобретать равномерную вогнутость (тарельчатость).

Если необходимое ослабление средней части пилы не достигнуто, пилу переворачивают и повторно вальцуют с прежним усилием прижима роликов. Эта операция способствует некоторому уменьшению изгиба полотна роликами. Если средняя часть пилы не получила необходимого ослабления, процесс вальцевания продолжают по той же окружности при увеличенной силе прижима роликов. Излишнее ослабление средней части пилы при ее перевальцевании исправляют вальцеванием по окружности, отстоящей на 3–5 мм от окружности впадин зубьев. В этом случае сила прижима роликов принимается от 10 до 30 Н в зависимости от начального напряженного состояния инструмента.

До сих пор нет единой шкалы подготовки круглых пил, оснащенных твердосплавными пластинками, и методик определения величины вальцевания для каждого типоразмера круглых пил. Проблема в том, что одним из немногих неразрушающих методов оценки проковки является измерение стрелы прогиба пильного диска, уложенного на три (две) точки, расположенные непосредственно у межзубных впадин под углом 120° (180°). Однако значение оптимальной стрелы прогиба диска зависит от марки стали, диаметра и толщины пилы, величины и размеров пильных шайб или проставочных колец, конструкции самой круглой пилы и условий ее работы. Оно индивидуально для каждого типоразмера круглых пил и является лишь косвенным показателем правильности ее вальцевания.*

Сведения о процессе подготовки пил каждым производителем пил довольно хорошо «засекречены» и не поддаются методам инструментальной оценки. Некоторые производители могут дать рекомендации по эксплуатации отдельных моделей (типов) своих пил, но таких единицы.

При вальцевании металл тела пилы способен на некоторое увеличение своих размеров из-за появления внутренних напряжений, при этом тело пилы остается плоским в вертикальном положении (а именно вертикальное положение, за редким исключением, и занимает работающая круглая пила). Этот процесс называется пластической деформацией.

В определенный момент металл пильного диска уже не может больше линейно деформироваться от напряжения сжатия центральной части и растяжения подвенечной зоны. Непровальцованная центральная часть пилы и растянутая подвенечная зона кольцом сжимают пильный диск, и он уже не может оставаться плоским и принимает чашеобразную форму в горизонтальном положении. Причем от приложения небольшого усилия чашеобразность легко переходит с одной стороны диска на другую и фиксируется в этом положении, то есть диск приобретает два устойчивых состояния в вертикальном положении. Для таких состояний объекта в технике есть четкое определение, данное В. В. Кучеровым: «Триггерное состояние объекта – это такое, когда объект обладает способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под действием внешних усилий или импульсов».

Визуальную оценку качества вальцевания круглой пилы можно сделать, отклонив ее вправо и влево от вертикали. В случае правильной вальцовки при наклоне пилы вправо и влево проваливается центр пильного диска, образуя чашу разной степени глубины. Оценить ее значение можно, приложив большую пилоправную линейку в зоне центрового отверстия вертикально к пиле, а затем отклонить линейку вместе с пилой на угол 30–60 градусов от вертикали. Например, значение получаемой световой щели на круглой пиле диаметром 1000 мм составит от 0,1 мм на непровальцованной пиле до 2 мм на абсолютно правильно провальцованной пиле из обычной низколегированной хромованадиевой инструментальной стали и 0,5–0,8 мм для высоколегированной инструментальной стали. Величина щели измеряется специальным щупом типа автомобильного для измерения зазора между электродами свечей. Для различного оборудования и круглых пил разных производителей эти значения весьма условны и могут сильно отличаться, поэтому целесообразно в каждом случае проконсультироваться как с производителем пил, так и с поставщиком оборудования.

Еще один способ визуальной оценки вальцевания круглых пил: линейка прикладывается к вертикально наклоненной пиле в зоне центрального посадочного отверстия.
С ростом усилия вальцевания центр пилы при наклонах ее относительно вертикального положения проваливается все больше. Это заметно, если смотреть на пилу сверху и сбоку. Если операция вальцевания пилы выполнена правильно, размер щели между пилой и линейкой будет примерно одинаковым при обоих способах измерения.

В совокупности оба эти способа дают проверку крестом, то есть когда большая пилоправная линейка прикладывается к наклоненной пиле поочередно вертикально и горизонтально.

Еще более точным является способ определения степени вальцевания пил с помощью приспособления для измерения торцевого биения и жесткости пил, оснащенного индикаторами часового типа и двумя пневмоцилиндрами, расположенными под углом 90° к телу пилы. Эти установки производят несколько немецких фирм, занимающихся выпуском оборудования для подготовки пил.

На заточном участке целесообразно иметь:

●   набор пилоправного инструмента, включая наковальню, набор молотков, набор правильных линеек;

●   приспособление для проверки биения пил;

●   полуавтоматическое устройство для проверки жесткости пил или набор пилоточа.

Заточка зубьев пил

Заточка зубьев обеспечивает заданные угловые параметры зубьев и остроту режущих кромок. Для заточки круглых пил, напаянных твердосплавными пластинами, специалисты рекомендуют использовать алмазные шлифовальные круги обязательно с применением охлаждающей жидкости (СОЖ), а лучше – масла. Подача на один ход круга не должна превышать 0,06 мм. Подшлифовывают зубья для уменьшения шероховатости поверхности теми же кругами, но без подачи на ход (так называемое выхаживание) или более мелкозернистым кругом. При этом делают два–три легких прохода с величиной подачи (врезания) на один ход круга не более 0,02 мм. Заусенцы с режущей кромки и боковых граней зубьев снимают мелкозернистым шлифовальным бруском.

Пила считается правильно заточенной, если обеспечены: заданный стандартный профиль зубьев, необходимая острота режущих кромок, расположение вершин зубьев на одной окружности (если нет другого профиля и параметров зубьев), отсутствие заворотов, надломов и заусенцев, плавное закругление профиля межзубных впадин (при их доработке), не имеющих видимых рисок на кромке от шлифовального круга. Лесопильные пилы затачиваются только по передней грани, для того чтобы их в дальнейшем можно было перепаять (некоторые пилы 5–6 раз при правильной эксплуатации) без дальнейшей доработки пазухи зуба и постели под пластинку твердого сплава.

Некоторые производственники, для того чтобы добиться расположения вершин и боковых граней зубьев на одной окружности и в одной плоскости, прифуговывают зубья. Прифуговку выполняют по высоте зубьев и ширине режущей кромки (с боков) фугующими приспособлениями, которые устанавливают на пильных станках (это характерно для пил диаметром от 1,5 м), а также на заточных станках. Прифуговку на валу станка осуществляют мелкозернистым оселком (зернистость 5–10 мкм) при вращении пилы в направлении, обратном рабочему, и малой частоте вращения. Величина прифугованной поверхности (фаски) должна быть не более 0,1-0,3 мм. С боков зубья прифуговывают при минимальной подаче оселка. Операцию следует считать законченной, если 1/3 зубьев будут иметь следы прифуговки.

При наличии высококачественных заточных станков и заточки круглых пил на заточном (а не на пильном) оборудовании прифуговка может не понадобиться.

На заточном участке также должны быть:

●   угломеры и шаблоны для контроля угловых элементов зубьев и профиля точильного круга;

●   устройство на базе индикатора часового типа для измерения бокового уширения зубьев пил;

●   универсальный угломер;

●   приспособление для прифуговки зубьев (вариант).

Контроль качества заточки пил

Лучшим контролером качества заточки пилы является совесть пилоточа, а лучшей проверкой – качественный процесс пиления и стойкость (продолжительность работы) пилы в процессе работы. У качественно заточенных пил, оснащенных пластинками твердого сплава, радиус режущей кромки должен быть не менее 5 мкм, у пилы не должно быть прижогов, заусениц, затачиваемая поверхность пластинки должна быть без видимых рисок и блестеть как зеркало. Радиальное биение пил не должно превышать 0,1–0,3 мм для пил диаметром до 1000 мм, так как большая величина биения приведет к появлению рисок на пиломатериалах и «зарезанию» пил в процессе пиления, что чревато получением бракованного пиломатериала и выходом пилы из строя. Разброс на сторону не должен превышать 0,01 мм, особенно для пил, работающих на скорости более 50 м/мин.

Все проблемы пил могут быть выявлены опытным технологом в процессе пиления, сразу же после установки их на оборудование. Любые неточности или несоблюдение технологических режимов заточки или подготовки пил приведут к быстрому выходу пилы из строя. Пилы с остаточной толщиной твердосплавной пластинки менее 1 мм подлежат обязательной перепайке или выбраковке по другим дефектам. Уширение на сторону менее 0,4 мм при пилении мягкой древесины требует перепайки или выбраковки, при пилении твердых несмолистых пород эта величина должна быть не менее 0,3 мм.

В этой публикации даны некоторые рекомендации по подготовке круглых лесопильных пил, и понятно, что только правильное обучение каждого рабочего заточного участка может привести к качественному результату в процессе подготовки разных по конфигурации, параметрам и профилю пил от разных производителей.

Владимир ПАДЕРИН