Почему «свистят» круглые пилы?
Проблема высокого уровня шума, образующегося в процессе эксплуатации пил, характерна в основном для инструмента, предназначенного для раскроя плитных материалов и сухой древесины на однопильных и двухпильных станках как с ручной, так и с механической подачей.
В процессе эксплуатации круглых пил, как новых, так и после ремонта (частичной замены зубьев пил) может возникать высочастотный шум (свист), основные причины: дефекты профиля корпуса пилы, зубьев и межзубных впадин, а также неправильное натяжение (вальцовка и проковка) корпуса пилы и (или) неправильная закалка и отпуск корпуса пилы, что приводит к возникновению в корпусе пилы резонансных колебаний как при холостом вращении, так и при пилении. Эта проблема особенно присуща пилам с алмазными пластинками (DP) в качестве режущих элементов, у которых из-за чрезвычайной хрупкости алмаза углы резания больше, чем у аналогичных по конструкции твердосплавных пил, что сказывается на величине нагрузок на инструмент и на ее поведении (например, устойчивости) при пилении.
Резонанс в корпусах круглых пил
Возниновение резонансных колебаний в круглых пилах и, как следствие, появление свиста (шума) возможно в нескольких случаях: при критических величинах частоты вращения, температуры нагрева и сил резания; при некачественной закалке корпуса пилы; при черезмерном отпуске стали (в процессе лазерной вырезки из стальной заготовки зубьев пилы и посадочного отверстия), особенно - в венцовой зоне корпуса из-за нарушения технологии резки или недостаточного охлаждения; при отсутствии динамической балансировки на пилах, особенно диаметром более 500 мм; при некачественной вальцовке или проковке корпуса пилы; при появлении на корпусе пилы поперечных резонансных колебаний, приводящих к потере устойчивости корпуса пилы из-за конструктивных особенностей и дефектов корпуса пилы.
Для повышения эффективности натяжения круглых пил обработку (проковку, вальцевание) каждой части венцовой зоны корпуса пилы (при наличии компенсаторных прорезей и открытых мультаксов в венцовой зоне пилы) выполняют в средней зоне корпуса, в частности: для пил, изготовленных из жестких сталей (для корпусов пил с HRC > 48) в зоне, ограниченной окружностями с диаметром, равным 0,8-0,85 от разности между диаметром зажимных фланцев и диаметром окружности впадин зубьев; для пил, изготовленных из мягких сталей (для корпусов с HRC < 45) в зоне равной 0,8 диаметра окружности впадин зубьев пилы.
Проблемы, связанные с конструкцией пилы
В корпусах пил (например, для раскроя плитных материалов), которые эксплуатируются на скорости подачи более 20 м/мин. и выполняют пропил высотой более 40 мм, должны обязательно быть прорези - как температурные (в венцовой зоне пилы), так и для снижения уровня шума (в средней части корпуса пилы). В корпусах пил разных производителей могут быть разные по размерам, профилю и местоположению прорези.
Межзубные впадины являются источником дополнительного шума из-за захлопывания воздуха в них как в процессе работы, так и на холостом ходу - чем больше впадина, тем пила более шумная. Объем межзубной впадины при конструировании пил рассчитывается исходя из объема срезаемой стружки и в основном зависит от типа распиливаемого материала, высоты пропила и оптимальной величины подачи на зуб (методика расчета названных параметров приведена в специальной литературе). Следует помнить: чем меньше рекомендуемый объем межзубной впадины, тем ниже шум пилы.
Дефекты профиля межзубной впадины при изготовлении пилы, которые влияют на ее оптимальные размеры и объем, а также качество обработки поверхности инструмента, которое не должно превышать 20 Rz (особенно это касается пил с DP) - также могут быть причиной повышенного шума пилы. Поэтому для пиления древесных материалов с разной плотностью и агрегатным состоянием должны использоваться пилы с разными профилями и объемом межзубных впадин, разным числом режущих элементов с разными профилями, линейными и угловыми параметрами.
Способы снижения уровня шума
Для снижения уровня резонансных колебаний и шума пил специалисты рекомендуют: выполнить в корпусе пил компенсаторные фигурные прорези; установить медные заклепки в венцовой зоне корпусов пил в конце температурных прорезей; заполнить температурные и прочие прорези в корпусе пилы эластичными мастиками, например, на основе силикона; использовать пилы с разным шагом зубьев; выполнять правильную закалку и отпуск корпуса пилы; обеспечить условия для минимального нагрева заготовок корпусов пилы в процессе их вырезки из листа стали, а также правильный отпуск стали в венцовой зоне корпуса пилы (например, твердость должна быть в пределах 32-38 HRC для сильно нагруженных пил); выполнять комбинированную вальцовку (проковку) корпуса пилы, особенно на пилах с прорезями в венцовой зоне.
Для исключения риска одновременного появления значительных колебаний из-за резонансных явлений в корпусе пилы при пилении, целесообразно обеспечить разную величину натяжения (усилия вальцевания) в отдельных частях корпуса пилы, разделенных прорезями в венцовой зоне. Возможно при изготовлении пил следует использовать бесконтактную систему нагрева их корпусов, например, ТВЧ, для оптимизации плоскостной формы равновесия круглых пил путем создания термопластических напряжений в пильном диске.
Термопластическую обработку следует проводить в периферийной зоне диска по концентрическому тепловому следу шириной 2-5 мм на расстоянии 0,9-1,0 радиуса окружности впадин зубьев пилы при нижнем пределе температуры 165°С.
На неоднократно переточенных пилах нужно осадить спинку зуба на корпусе пилы относительно твердосплавной пластины на 0,5-1,0 мм. Если на первом этапе испытаний пилы шум не устранен, проковывают (вальцуют) еще раз каждую часть венцовой зоны, меняя тем самым ее начальное напряжение и частоту.
Снижение уровня шума может быть достигнуто за счет изменения конструкции узла закрепления пильного диска, например, путем установки вращающегося вместе с пилой демпферного диска, диаметр которого больше зажимных пильных фланцев, но меньше диаметра рабочей зоны пилы, или за счет использования зажимных фланцев с демпфирующим слоем из композитных материалов (например, плотной бумаги, картона или фольги), или за счет обнижения затылка зуба корпуса твердосплавной пилы на 0,5-1,0 мм по отношению к пластинке зуба.
Разные исследования показали, что из способов демпфирования высокочастотных колебаний наиболее простой - создание по периферии диска радиальных прорезей, что позволяет снизить уровень шума на 5 дБ и более. Решить проблему можно также за счет уменьшения толщины полотна пилы, сокращения числа зубьев и уменьшения частоты вращения пилы, установки шумозащитных кожухов и кабин технологического оборудования, а также использования персоналом индивидуальных средств защиты, выноса рабочего места оператора станка за пределы зоны пиления (правда, это возможно только на высокопроизводительном оборудовании с механической или автоматической подачей и удалением раскроенных заготовок).
Владимир ПАДЕРИН
