Круглые пилы Hannibal для продольного раскроя

В 60–70-х годах прошлого века в Советском Союзе и за рубежом проводились исследования и эксперименты по отработке технологии изготовления и выпуску пил с малым количеством зубьев, а также так называемых безопасных пил для лесопиления и деревообработки.

Исследователи поставили несколько задач, в том числе создание таких пил, которые были бы безопасны для станков с ручной подачей, а также позволяли бы изготавливать круглые пилы из недорогой инструментальной стали по простейшей технологии. Кроме того, эти пилы при достаточно малом количестве зубьев должны были хорошо и устойчиво работать и обеспечивать высокое качество пиленой поверхности.

В результате экспериментальных работ выявилось также, что уменьшение количества зубьев на пиле положительно сказалось и на снижении энергозатрат при пилении, что позволяло работать на маломощном оборудовании при скорости подачи u = 10–16 м/мин и оптимальной подаче на зуб uz = 0,4–0,6 мм. В результате в СССР были разработаны специальные ГОСТы, выпускались безопасные и квадратные пилы, - и квадратные в дальнейшем трансформировались в пилы типа Hannibal.

Безопасные и квадратные пилы

Безопасные пилы (рис. 1, а) получили название благодаря предотвращению обратного вылета частей заготовки при распиловке. Отличительной особенностью этих пил является малое число зубьев (8–10 шт.) и ограничение величины подачи на один зуб (Uz = (D – D1)/2) за счет специального профиля затылка пилы: Uz = 0,6–1,2 мм.

Безопасные пилы выпускались диаметром 250–500 мм, толщиной 1,2–2,4 мм. Их рекомендовали использовать на станках с ручной подачей, не превышающей 10–12 м/мин.

Квадратные пилы (рис. 1, б) являются также разновидностью пил с малым числом зубьев. Они отличаются большой боковой жесткостью при работе благодаря возможности свободного удлинения периферийных участков вследствие нагрева полотна и используются при скорости подачи 8–12 м/мин для различных видов распиловки древесины. Для пиления вдоль волокон на каждом углу квадрата пилы по одному зубу, при пилении поперек волокон – два зуба с косой заточкой, а при смешанной распиловке – два зуба с косой заточкой и один с прямой. Диаметр квадратных пил – 450–900 мм, как правило, кроме заточки, они не требовали регулярной проковки и правки.

Однако при эксплуатации этих пил на производстве выявились некоторые проблемы их использования, например, безопасные пилы с расстоянием между зубьями (шаг зубьев) свыше 120 мм, а также квадратные пилы невозможно затачивать на существующем заточном оборудовании без специальных приспособлений. Кроме того, квадратные пилы были весьма травмоопасны при работе, особенно на станках с ручной подачей, поэтому их запретили и в дальнейшем перестали выпускать, а безопасные пилы конструктивно трансформировали в пилы с ограничителем подачи (рис. 2) с различными конструктивными особенностями затылка зуба пилы. Эти пилы предназначены в основном для станков с ручной подачей и практически не применяются на станках с механической подачей на скорости подачи выше 15 м/мин.

Однако интерес в мире к пилам с малым количеством зубьев не угас, эксперименты с такими пилами продолжились, в результате чего появились пилы под торговой маркой Hannibal.

Круглые плоские пилы типа Hannibal с напайками нм и без них

Назначение и область применения

Круглые пилы с зубом Hannibal используются в основном на лесопильных станках первого и второго ряда с механической подачей, характеризующихся большой глубиной пиления сырой древесины (более 100 мм на пилу). Отличительной особенностью таких пил является расположение зубьев группами по секторам, как правило, это 4–8 секторов, в каждом 4–9 зубьев, между которыми большие мезжубные впадины. Для продольного пиления сырой древесины с высотой пропила больше 100 мм можно использовать пилы специальной конструкции Hannibal, обычно оснащенные мультаксами.

Зубчатый венец пилы Hannibal поделен на сектора, глубокие пазухи между которыми позволяют очищать пропил от опилок, прерывать температурное поле пилы и охлаждать ее корпус. По сравнению с обычной пилой пила типа Hannibal позволяет снизить энергопотребление, а следовательно потребляемую мощность до 30%.

Целесообразно использовать такие пилы диаметром от 700 до 1200 мм, но только на станках со скоростью подачи не выше 10–16 м/мин. Эти пилы выпускают как отечественные, так и европейские производители. Область их применения – лесопильное оборудование с механической подачей, такое как СПР-320К-М, ЦМКД-28А, МБР-32, «Бурсус-420», Ц2Б, «Магистраль СБ 800», Mebor SDH (BHS), MS Maschinenbau и др.

Примером могут служить пилы Hannibal, у которых первый зуб по ходу вращения пилы (примыкающий к глубокой межзубной впадине) работает с подачей на зуб в 2–4 раза больше Uz, тогда как остальные зубья сектора – с подачей на зуб Uz (рис. 3). Первые зубья на каждом секторе сильно нагружены, они быстро тупятся, испытывают повышенную деформацию и напряжения, сильно нагреваются, в них и корпусах пил раньше всего образуются микротрещины, и зубья часто ломаются. Именно поэтому такие пилы работают с низкими скоростями подачи. Этот недостаток можно устранить, изменив конструктивно профили всех зубьев (например, расположив кончики всех зубьев в секторе по сложной траектории эвольвенты). Но в этом случае пила будет значительно сложнее, ее труднее будет обслуживать, особенно затачивать.

У пил с зубчатым венцом типа Hannibal подача на зуб неравномерна по величине, поэтому ограничена скорость подачи. В частности, при пилении мороженой древесины, когда скорость подачи выше, часто обрывается (разрушается) первый зуб в сегменте. При скорости подачи выше указанной лучше работают пилы с «промежуточным» зубом, хотя увлекаться такими пилами при работе со скоростью подачи выше 50 м/мин и глубиной пропила более 100 мм не стоит, так как промежуточный зуб, или «слепыш», резко уменьшает объем межзубной впадины. В этом случае «слепыш», не имеющий режущих кромок, выполняет две функции: улучшает выброс стружки из пропила и позволяет точить пилы на обычном стандартном заточном оборудовании, с толкателем.

Конструктивные особенности

Как правило, корпуса пил изготавливаются из специальных инструментальных сталей, часто сталей типа 75Сr1 и 80СrV2 или отечественной хромованадиевой стали 85ХФ, и могут оснащаться стеллитом или пластинами твердого сплава.

Пилы так же могут выпускаться с отличными от указанных в каталогах производителей геометрическими параметрами, в том числе толщиной корпуса, со шпоночными пазами, поводковыми отверстиями и с посадочными отверстиями диаметром от 20 до 100 мм.

Пилы поставляются покупателю вальцованными или прокованными, с нормированным напряженным состоянием. Наиболее распространены несколько видов пил (см. таблицу).

Основные отличия конструкции пил Hannibal от обычных круглых пил:

• корпус пилы обязательно проходит дополнительную термообработку, повышающую твердость с 43HRC (для обычных пил) до 46–48HRC. Высокая твердость увеличивает срок службы пилы. После износа твердосплавной пластины, как для всех лесопильных пил, обязательна перепайка зубьев;
• количество основных зубьев, например 6 × 4 = 24, позволяет использовать пилы на отечественном маломощном оборудовании при небольших скоростях подачи и пилить при оптимальной подаче на зуб 0,4–0,7 мм. В корпусе пил есть технологические проемы (куда могут быть впаяны мультаксы), предназначенные для быстрого и беспрепятственного выброса стружки;
• пилы могут быть оснащены пластинками как из твердых сплавов, так и из литьевого стеллита, которые эффективны для работы с осиной, березой, лиственницей, елью, дубом, буком и другими породами со сложной спецификой раскроя;
• ресурс пилы – до 10 переточек больше за счет увеличенной толщины напайки – 4,0 мм (3,0–3,5 мм толщина напайки обычных пил);
• конфигурация зубьев и наличие проемов в теле пилы под мультаксы (так как сами пластинки HW часто не напаивают) обеспечивают дополнительное охлаждение диска и улучшенныйают выброс стружки.

Преимущество стеллитированных режущих инструментов наиболее ярко проявляется при распиловке твердых пород древесины (меранти, тика, дуба и др.), влажной и мерзлой древесины, а также мягких пород древесины, сухой древесины: снижается расход электроэнергии. У твердосплавных пил, в отличие от стальных (хромованадиевых), замедляется затупление режущих кромок зубьев и при пилении также сокращается расход потребляемой электроэнергии.

Таким образом, при использовании пил Hannibal можно подобрать рациональные режимы пиления древесины с большой высотой пропила на оборудовании с механизированной подачей и снизить расход электроэнергии.

Текст Владимир Падерин