Основные правила заточки ножей в ножевых головках
В этой публикации сделана попытка подробно и в доступной форме рассмотреть вопросы повышения качества заточки ножей и приводятся рекомендации по увеличению стойкости и ресурса ножей в производственных условиях.
Ножевые головки подразделяются на фуговальные и профильные. Различаются они в основном по типу применяемых ножей, конструктивным особенностям крепления ножей и способам крепления головок на шпинделях станков. Имеются также ножевые головки, оснащенные сменными пластинками твердого сплава, но они используются, как правило, для изготовления высокоточных и высококачественных погонажных изделий и не перетачиваются (по мере износа пластинки заменяются новыми). Правда, следует отметить и то, что в условиях российской действительности и псевдоэкономии некоторые производители предпочитают их перетачивать по передней плоскости один - три раза.
По способу крепления на валах головки разделяют на инструмент с механическим креплением (гайкой) и гидрозажимной.
Фуговальной называется ножевая головка, в корпусе которой устанавливаются прямые ножи, предназначенные для создания плоских обработанных (фрезерованных) поверхностей на деталях и заготовках.
Допускается профилирование фуговальных ножей для получения неглубоких профилей, с глубиной фрезерования не более 3 мм. Это связано с недостаточной прочностью данных ножей и возможностью их разрушения в процессе обработки заготовок, особенно при перегрузках, что весьма опасно. Фуговальные головки оснащаются, как правило, тонкими импортными ножами толщиной 3 мм и шириной 30, 35 мм и отечественными - в соответствии с отечественным ГОСТ 6567-75 - шириной 25, 32, 40 мм (длина зависит от ширины обработки).
Профильной называется ножевая головка, в корпус которой устанавливают толстые профильные ножи. Толщина ножей отечественного производства (по ГОСТу) - 6 мм, импортных - 5, 8, 10 мм, ширина - 50, 60 или 70 мм (в зависимости от глубины профиля), длина зависит от ширины обработки. Это относится как к отечественным, так и к импортным ножам. У импортных ножевых головок, как и у профильных ножей (бланкет) мелкое прецизионное рифление на базовых поверхностях, позволяющее устанавливать ножи правильно и качественно в ножевых головках без применения специальных устройств.
Ножи в зависимости от условий применения (фрезерования материалов мягких или твердолиственных пород) изготавливаются из быстрорежущей инструментальной стали (HSS) или с применением твердых сплавов (НМ).
Ножи в ножевых головках перетачивают только по задней поверхности. Правда, и здесь бывают исключения, т. к. некоторые российские производители, не располагая специальным оборудованием или не имея возможности заточить инструмент в каком-либо сервисе, точат его по передней грани ножа, резко снижая его ресурс, поскольку стачивать по толщине более чем на 1/3 толщины нельзя, это небезопасно.
По способу заточки ножевые головки можно разделить на фуговальные прямые и профильные.
Алгоритм заточки фуговальной ножевой головки таков. На специальном приспособлении (правиле) ножи в ножевой головке устанавливаются так, чтобы все их вершины (лезвия) располагались строго на одной окружности при вращении головки. Затем ножи закрепляются в теле головки специальными болтами. Ножевая головка устанавливается на заточном станке таким образом, чтобы задняя поверхность ножа (затачиваемая задняя кромка) была строго параллельна плоскости шлифовального круга.
Абразивный инструмент подводится к задней поверхности ножа. Положение абразивного инструмента определяется по искре, которая образуется, когда круг слегка касается затачиваемого инструмента по всей плоскости задней кромки. Если этого не происходит (то есть если нет искры), то в процессе заточки произойдет изменение угловых параметров режущего инструмента, что приведет либо к снижению стойкости ножа, либо к снижению качества получаемой поверхности (что свидетельствует о неправильных настройках станка).
Если на предприятии нет заточного оборудования для заточки фуговальных ножей непосредственно в ножевой головке, ножи могут быть заточены на плоскошлифовальных заточных станках, оборудованных приспособлениями для крепления ножей и выставки углов заточки на ноже, после чего ножи могут быть также выставлены и закреплены на головке с помощью правила или другого приспособления (специального шаблона). Однако нужно понимать, что такой точности заточки инструмента, качества получаемой поверхности и стойкости ножей, как при использовании вышеуказанного способа, добиться невозможно.
Абразивный круг на заточном станке выполняет три движения: вращательное, возвратно-поступательное движение вдоль оси ножевой головки, прямолинейное движение перпендикулярно оси ножевой головки.
При заточке фуговальных ножевых головок следует обращать внимание на ряд особенностей. У ножей в обычных и гидрозажимных строгальных ножевых головках разные задние углы. Задний угол ножей в обычных строгальных ножевых головках 45°. Задний угол ножей в гидрозажимных ножевых головках составляет 60° (не путать с углом заострения на ножах, стандарт которого 40°, но могут быть и другие значения - в зависимости от условий и режимов резания).
Таким образом, у ножей в обычных и гидрозажимных ножевых головках различные углы заострения. От величины угла заострения зависит сила резания, необходимая для отделения стружки от обрабатываемой детали и обеспечения правильных режимов резания. Чем меньше угол заострения, тем меньше силы резания, однако при уменьшении угла заострения режущая кромка начинает терять свою стойкость, что приводит к частой замене режущего инструмента в процессе работы. Необходимо помнить, что головки с острыми углами целесообразны при обработке мягкой древесины, а с тупыми - при обработке твердой древесины. Целесообразно в каждом конкретном случае при выборе угла заострения экспериментировать, как правило, в пределах ±5°. Иногда для увеличения стойкости ножа на его задней грани делают небольшую фаску шириной 1-2 мм под более тупым углом, чем у самого лезвия (этот угол может отличаться от основного на 5-7°). Эта фаска позволяет увеличить прочность режущей кромки (лезвия) и стойкость инструмента. В результате в процессе резания изменится задний угол, что приведет к увеличению площади соприкосновения задней грани с обрабатываемой заготовкой и некоторому увеличению нагрева ножа от сил трения, что допустимо, но следует помнить, что фаска не должна быть больше рекомендованной, в противном случае это приведет к интенсивному разогреву ножа и уменьшению его стойкости при работе.
Если же вас не устраивает стойкость ножей, особенно фуговальных, то можно попробовать изменить передний угол на ножах путем переточки (шлифования) по передней плоскости ножа и создания так называемой ленточки шириной 2-5 мм (в зависимости от толщины ножа) с углом 7° к обрабатываемой поверхности. Эту операцию можно выполнить только на плоско-шлифовальном заточном станке, на ноже, вынутом из ножевой головки, что позволит повысить стойкость ножа из-за увеличения угла резания и уменьшения переднего угла ножа.
При работе на ножевых головках с гидропосадкой на продольно-фрезерных станках, оснащенных так называемыми джойнтерами (приспособлениями для прифуговки ножей в процессе работы) в течение смены применяется прифуговка ножей, т. е. снятие фаски на ножах, установленных на головках, с целью вовлечения как можно большего числа ножей в процесс фрезерования. Размер фаски не должен превышать 0,2-0,3 мм, в крайнем случае 1 мм. В результате прифуговки уничтожается задний угол на ножах, что приводит к повышенному трению лезвия ножа об обрабатываемую заготовку - в том числе из-за упругого восстановления волокон древесины в зоне резания. Прифуговка особенно опасна при обработке мягколиственной древесины - осины, липы, меранти, абаш и прочей - именно из-за упругого восстановления волокон.
Делать фаску большой нельзя, т. к. это приведет к интенсивному разогреву прифугованных ножей и выходу их из строя, т. е. ножи «сгорят» (в результате отпуска стали потеряют прочность). Операция прифуговки ножей применяется только для того, чтобы обеспечить максимальную длительность работы на станке без смены инструмента и повышение производительности оборудования. По окончании смены инструмент необходимо заточить на заточном станке с удалением фаски для сохранения стойкости режущей кромки.
АКЕ Рус. Режущий инструмент для деревообработки
(пилы, фрезы и др.)
Vollmer. Заточное оборудование
Снижение температуры инструмента и обрабатываемого материала в зоне резания значительно увеличивает стойкость лезвия. Стойкость инструмента также зависит от величины заднего угла ножа. Чем больше задний угол, скорость подачи, тем меньше интенсивность износа ножа по задней грани. По этой причине задний угол ножей гидроголовок делают большим.
При заточке ножей с напайным или съемным твердым сплавом задний угол стальной подложки ножа должен быть на 5-10° больше, чем угол самого твердосплавного лезвия. Эта операция называется обнижением и необходима для того, чтобы алмазный круг на заточном станке при заточке твердосплавного ножа не касался стальной подложки и интенсивно не засаливался.
Весьма важно при заточке помнить о предельно допустимых минимальных размерах строгального (фуговального) ножа. В обычных фуговальных ножевых головках минимальная ширина ножа - 18,5 мм. При меньшей ширине ножа не обеспечивается надежность его крепления в корпусе. В гидрозажимных фуговальных ножевых головках минимальная ширина ножа - 21,3 мм. Таким образом, у обычного фуговального ножа, ширина которого 30 мм, в обычной ножевой головке зона переточки 11,5 мм, а в гидрозажимной ножевой головке зона переточки 8,7 мм. У твердосплавных ножей с напайным твердым сплавом минимальная высота этого сплава напайки при переточках должна быть не менее 4 мм. Как правило, высота напайки твердого сплава составляет 10 мм. Таким образом, зона переточки твердосплавного ножа - 6 мм.
Для любого технолога не составит труда подсчитать количество переточек и определить ресурс ножей, если известна их стойкость при обработке одинаковых материалов и величина съема металла на ноже при одной заточке, которая, как правило, составляет 0,1-0,2 мм. Знать ресурс необходимо для того, чтобы спрогнозировать своевременную закупку новых ножей и не делать необоснованных лишних запасов режущего инструмента. Правда, надо также не забывать и о некотором запасе, который может понадобиться в случае аварийного износа инструмента.
Leuco.
Деревообрабатывающий
инструмент (пилы, фрезы и
др.)
Алгоритм заточки ножевых головок с профильными ножами такой же, как и строгальных ножевых головок, за исключением трех моментов. Для установки ножей в корпус ножевой головки не требуется никаких специальных приспособлений, т. к. на тыльной (опорной) стороне ножа импортного производства имеется прецизионное рифление, которое при установке ножа совмещается с рифлением в корпусе инструмента, а на отечественном ноже, как правило, есть либо установочные отверстия, либо пазы.
Возвратно-поступательное движение абразивного круга вдоль оси инструмента совершается не по прямолинейной траектории, а повторяет криволинейный профиль ножа.
При переточке профильного ножа ось абразивного инструмента всегда параллельна оси ножевой головки, поскольку задняя поверхность профильного ножа не прямолинейная, а профильная.
Все вышеперечисленные операции по заточке профильных ножей выполняют на специальных заточных станках по шаблонам, которые являются точной копией профиля будущего изделия. Эти шаблоны могут быть изготовлены слесарем вручную либо (при наличии необходимого оборудования) при помощи копировально-фрезерного станка с ЧПУ.
Толстые профильные ножи целесообразно затачивать по задней грани под двумя углами, что будет способствовать повышению стойкости инструмента в процессе работы. Углы могут быть такими, как у фуговальных ножей, ширина ленточки фаски может достигать 5 мм. Как с основным, так и со вспомогательным углом также целесообразно поэкспериментировать в пределах ±5°, поскольку на разных предприятиях нашей страны нет одинакового оборудования и режущего инструмента и используются разные режимы резания и древесина разных пород.
Экспериментировать нужно, меняя углы, как правило, с шагом 0,5-1,0°, и при этом проверять стойкость инструмента на одинаковом древесном материале.
Как при проектировании и изготовлении, так и при заточке профильного режущего инструмента необходимо учитывать: если на поверхности ножа имеются профили, перпендикулярные оси вращения головки, то спрофилировать их под 90° к оси вращения будет невозможно, а надо их увеличить на 3°, чтобы в процессе последующих переточек профиль не изменился. Это так называемый боковой вспомогательный угол, который необходим также для того, чтобы боковая задняя поверхность ножа при обработке не соприкасалась с обрабатываемой заготовкой. Если у ножа нет вспомогательных задних углов, инструмент начинает «гореть».
Следует отметить, что при заточке как фуговальных, так и профильных ножей обязательно применяются смазывающе-охлаждающие жидкости (СОЖ), способствующие повышению стойкости режущего инструмента и правильному выбору режимов заточки.
Владимир ПАДЕРИН
