Řezání na pásové pile: výpočet výkonu
Řezání na pásové pile se v praxi hodnotí na základě řezných režimů. Klíčovými faktory jsou doba řezání a kvalita řezaného materiálu. Lze zdůraznit následující kritéria procesu řezání kovových pásů:
- Plocha řezu za jednotku času. Závisí na řezném výkonu pilového kotouče, materiálu obrobku a posuvu rámu pily, jakož i na různých parametrech nastavení;
- Životnost pásové pily. Trvanlivost jako kritérium pro pilový pás se popisuje mimo jiné podle jeho opotřebení;
- Vychýlení pily. Výchylka při řezání je výchylka pilového kotouče během řezání a z ní vyplývající změna rozměrů řezné plochy vyráběného obrobku oproti ideálním rozměrům řezné roviny v důsledku kinematiky pásové pily;
- Struktura vnějšího povrchu řezné hrany.
K vyhodnocení řezného procesu pásové pily lze použít také výskyt zvlnění nebo stop po vibracích na řezné ploše. Na všech plochách získaných řezáním s určitým způsobem nastaveným ozubením je také možné pozorovat odražené kontury obrobku.
Při zpracování obrobku na pásových pilách se rozlišují následující řezné podmínky: posuv (S). Rychlost pojezdu rámu pily, mm/min.Rychlost (V). Rychlost pohybu zubů pily v hlavním směru pohybu, m/min. Pomocí dvou přímých pohybů. Hlavní a pomocné, umožňuje získat požadovanou trajektorii každého zubu pily. Při určování řezné síly pilového pásu je nutné znát tloušťku vrstvy, kterou prořízne jeden zub řezaného materiálu. Kinematický řezný diagram na obr. 1, který znázorňuje rychlost posuvu na zub pily Sz nebo hodnotu řezané vrstvy.
Při znalosti rozteče zubů t, otáček pily V a rychlosti posuvu S lze určit hodnotu Sz:
Kde Sz. Posuv na zub pásové pily, mcm; t. Rozteč zubů, mm; s. Posuv pily, mm/min; V. Otáčky pily, m/min.
Při provádění výzkumné práce jsme použili údaje o řezných rychlostech různých kovů a slitin, které nabízejí firmy-výrobci pásových pil. Pro stanovení posuvu kotouče v závislosti na řezné rychlosti a rozteči zubů t, mm (T.P.I.) použitých pásových pil byly provedeny experimenty s řezáním obdélníkové válcované oceli B=100 mm, oceli 45 mm a oceli 45 mm. Stroj byl vybaven bimetalovou pásovou pilou M 42 T.P.I 3/4 (t=7.3 mm.). Řezání pásovou pilou probíhalo při rychlosti řezání V=60 m/min. S použitím chladicí kapaliny. Pila byla předem seřízena. Rychlost posuvu se pohybovala od 10 do 140 mm/min. Před experimentem byly výpočtem stanoveny posuvy na zub Sz, které jsou znázorněny na obr. 2.
Výsledky zkoušek ukazují, že tenké, kudrnaté a pružné třísky se vyrábějí při rychlosti posuvu 7 %.2. 8.4 µm, což naznačuje, že rychlost posuvu byla správná. Při nižších rychlostech posuvu jsou třísky práškovité, jemné, při vyšších rychlostech posuvu jsou husté, bez barvy. Na základě provedených experimentů pro sestrojení grafu závislosti posuvu na otáčkách pily, který je znázorněn na obr. 3 se předpokládá rychlost posuvu na zub 8 µm.
Pomocí tohoto grafu a znalosti rychlosti pilového pásu lze velmi snadno určit a nastavit správnou rychlost posuvu pro různé rozteče pilového kotouče a optimální řezné podmínky.
Bylo zjištěno, že řezný proces pásové pily je specifický, t.К. Každý zub řeže velmi tenké vrstvy. Tloušťka řezné vrstvy (posuv na zub Sz) se pohybuje v rozmezí 0.5-20 µm. Skutečné efektivní řezné síly a posuvové síly při daných řezných podmínkách lze určit pouze experimentálně.
Bimetalová pásová pila M 42 s roztečí zubů (T.P.I.) 2/3 (t = 10 mm.). Obrobek obráběný obdélníkového průřezu B = 200 mm., z oceli 45. Řezání probíhalo při rychlosti V=60 m/min., s chladicí kapalinou, s předem ošetřeným pilovým kotoučem, při rychlostech posuvu 12, 24, 48, 72, 96 a 120 mm/min. Řezné síly byly určeny nepřímo z údajů digitálního wattmetru instalovaného ve frekvenčním měniči řídicího systému hlavního motoru stroje a z výpočtu tažné síly na hnací kotouč. Příkon potřebný pro volnoběžný chod pilového pásu byl odečten. Posuvná síla byla měřena elektrickým tenzometrickým dynamometrem DH-FGA-500. Snímač dynamometru byl namontován a upevněn na stole stroje. Výsledky experimentů jsou uvedeny na obr. 4.
Pátý a šestý řez opotřebované pásové pily nebyl proveden z důvodu otupení, které mělo za následek stažení pily při čtvrtém řezu.
Na základě provedeného experimentu jsou stanoveny závislosti mezi řeznou silou Pz a posuvovou silou Ru pro nový pilový kotouč a pilový kotouč s opotřebenými zuby.
Při analýze získaných výsledků je třeba poznamenat, že tloušťka střižného pole Sz ovlivňuje řeznou sílu Pz v menší míře, než vyplývá ze zákona přímé úměrnosti, protože s rostoucí tloušťkou střižného pole nezůstává smrštění třísky konstantní, ale vždy se snižuje.
Jako souřadnicové hodnoty použijeme hodnoty Pz získané v experimentu při nastavených posuvech a vyneseme výsledky řezných sil naměřených na pásové pile v lineárních souřadnicích
Přes experimentální body nakreslíme hladkou vyrovnávací čáru pro trimr, která graficky aproximuje požadovanou funkční závislost Pz = f(Sz)
Výsledná křivka se podobá parabole, takže vztah lze aproximovat mocninnou funkcí:
Kde koeficient c a exponent u jsou konstanty. Abychom zjistili hodnoty těchto veličin, proveďme logaritmování daného vztahu
Hodnoty exponentu u lze zjistit analytickou metodou. Na vyrovnávací křivce vezmeme body H1 (Pz1 = 464, Sz1 = 12); H2 (Pz2 = 750, Sz2 = 24); H3 (Pz3 = 1215, Sz3 = 48); H4 (Pz4 = 1610, Sz4 = 72); H5 (Pz5 = 1970, Sz5 = 96); H6 (Pz6 = 2320, Sz6 = 120); Dosazením souřadnic Pz a Sz bodů do výše uvedeného výrazu získáme řadu rovnic jako:
Otáčení kmene
Jakmile se zbytková výška kmene přiblíží správné velikosti, kmen se převrátí. Pokud chcete mít kulatinu o tloušťce 150 mm, musí být prořez a zbytková výška kulatiny včetně desky o něco větší než tato hodnota.
Po otočení kmene se změří výška zbytku po řezu a materiál se přepočítá na plnou velikost.
- Zbývající výška kmene po rozřezání je 270 mm. Cílem je získat nosník o tloušťce 150 mm: 270-150=120 mm.
- Ze 120 mm musíte získat 50 mm prkno: 120-60-3=57 mm. Pro prořez se uvádí hodnota 3 mm.
- Řez dřeva o tloušťce 25 mm: 67-25-3=40 mm.
- Dílčí hrb je 25 mm: 40-25-3=12mm.
- Čtvercové dřevo o průměru 12 mm.
Řezivo dále získáme otočením kmene o úhel 90 stupňů a provedeme stejné výpočty. Jednou z nejčastějších chyb je nezohlednění přídavku na řezání nebo jeho vícenásobné přičtení. Řemeslník musí být opatrný.
Výběr pilového pásu
Při přípravě stroje k provozu a nastavování pilového pásu je také důležitá správná volba parametrů pilového pásu (velikost, materiál, třída, tvar zubů, rozteč zubů) ve vztahu k tvaru a materiálu řezaných obrobků.
Rozteč zubů pilového kotouče musí vždy odpovídat rozměrům obrobku (souboru obrobků) a tvar zubů pilového kotouče musí odpovídat třídě obráběného materiálu. Například pro kovy vytvářející krátké třísky, křehké materiály z vysokouhlíkových ocelí, nástrojových ocelí a litin, tenkostěnné profily je nutné používat pily se standardním zubem „N“ s úhlem záběru 0°, zatímco pro pevné tvárné materiály s podlouhlými třískami, železo obsahující kovy a slitiny je nutné používat pily s kladným úhlem záběru 12-15°, tzv. „CS“ zub záběru. Důvodem je, že tyto materiály jsou náchylné k hromadění.
Pro řezání obtížně obrobitelných, žáruvzdorných, nerezových ocelí, titanu a niklových slitin se doporučuje používat karbidové pásové pily (s karbidovými hroty na zubech). Tím se zvýší životnost a produktivita nejméně 3 až 5krát.
Krmivo
Rychlost posuvu (a tlak) musí být přizpůsobena tloušťce, tvaru a typu řezaného materiálu. Pokud se při řezání na pásové pile používá automatický posuv nového ostrého pilového pásu, je třeba jej pravidelně měnit a kontrolovat, aby došlo k postupnému opotřebení a otupení zubů pilového pásu, což povede ke zhoršení kvality řezu obrobku. Otřepy a nerovnosti na okraji řezaného obrobku obvykle znamenají, že se kov příliš zahřál. K tomu dochází, když obě strany obrobku nejsou zcela upnuty a pilový pás je téměř u základny řezu. Pokud má pásová pila návod k obsluze, musí obsluha znát rychlost posuvu a vědět, jak ji nastavit.
Zkontrolujte, zda se obrobek, pevně upnutý na obou stranách, nemůže během řezání pohybovat. Pokud lze upínací sílu stroje nastavit, použijte maximální upínací sílu pro stabilní přítlak, ale bez narušení geometrie obrobku. K obecným vibracím dochází, pokud není řezná strana obrobku správně upnuta. Když se pásový nůž blíží ke konci řezu, může se hmotnost řezaného obrobku vytáhnout nebo mírně posunout mimo upínač. Pokud se řeže obdélníkový obrobek, musí být umístěn svisle, nikoli podél větší roviny. Tím se zmenšuje styčná plocha kotouče s obrobkem, což vede k efektivnějšímu řezu a méně drsnému řeznému povrchu. Pro lepší stabilitu pilového pásu ve svislé poloze musí být vodítka co nejblíže obrobku. Pokud je vzdálenost příliš velká, může pilový pás při řezání „bloudit“, zejména při příliš velkém posuvu. Moderní modely pásových pil mají kromě válečků také karbidová vodítka, která pomáhají udržet pilový kotouč v přesné svislé poloze.
Konstrukční vlastnosti jednosloupových strojů
Stroje, bez ohledu na jejich značku a výrobce, se dělí do několika kategorií.
Stroje konzolového typu
Rám stroje je konstruován jako konzola a manipulace se provádí otáčením na otočném rameni.
Tyto stroje se většinou používají k řezání trubek různých profilů a válcovaných výrobků. Konzolové stroje se vyznačují stolem (otočným nebo neotočným). Tato funkce vytváří rovné nebo zkosené řezy.
Portálové stroje, jednosloupové a dvousloupové stroje
U jednosloupových strojů se rám pohybuje nahoru a dolů po speciální vodicí liště upevněné na jedné straně. Dvojsloupové stroje jsou založeny na stejném principu, ale mají dvě posuvné dráhy a jsou upevněny na obou stranách pracovního stolu. Otočné stoly umožňují provádět řezy pod různými úhly. U portálových strojů je stůl bezpečně upevněn pro řezání a zpracování obzvláště tvrdých materiálů. Rám pily je umístěn v posuvném portálu, který vykonává všechny potřebné pohyby.
Horizontální pásové pily
Rám je nastaven v různých úhlech k obrobku a pohybuje se ve dvou osách.
Svěrák a stůl jsou pohyblivé a umožňují provést řez pod požadovaným úhlem.
Vertikální stroje
Některé z této kategorie zahrnují rám, který se může pohybovat v příčném i podélném směru. Používá se převážně pro těžké obrobky. Stroj je řízen pomocí CNC.
Pásové pily se často používají v různých aplikacích.
Obsluha ruční pásové pily na kov
Po sestavení a otestování nástroje je důležité dodržovat jednoduchá pravidla bezpečného používání. To vám zaručuje dlouhou životnost stroje, kvalitní zpracování a bezpečné řezání.
Rady řemeslníka
- Při práci netahejte obrobek dozadu: mohlo by dojít k vyskočení pily z kolejnic.
- Při práci s malými díly používejte podávací desku: Chrání to vaše ruce.
- Při řezání velkých konstrukcí dbejte na to, aby se díl neotáčel.
- Během obrábění se do motoru nesmí dostat hobliny nebo piliny.
- Před použitím zkontrolujte, zda lze nářadí rychle vypnout.
Bezpečnostní pokyny
- Během prvních 180 hodin používání pásové pily ji nepřetěžujte: neřežte příliš tvrdé materiály nebo obrobky o maximální tloušťce.
- Každé 2 hodiny udělejte přestávku, jinak by se motor mohl přehřát.
- Při práci s ručním nářadím používejte ochranné pomůcky:
- Speciální brýle;
- Nošení pokrývky hlavy (zejména pokud máte dlouhé vlasy);
- Přiléhavé oblečení;
- Uzavřená obuv s protiskluzovou podrážkou.
Rukavice nejsou povoleny!
- Nedotýkejte se pilového kotouče, nedržte obrobek v rukou, používejte přídavné stojany, podpěry, upevňovací prvky.
- Po ukončení práce stroj očistěte od prachu, nečistot, oleje a pilin a odpojte jej od napájení.
Zohlednili jsme specifické použití různých verzí nástrojů, stejně jako jejich rozdíly, pochopili jsme technické vlastnosti a princip fungování stroje. Díky mnoha výhodám jsou pásové pily nepostradatelné pro obrábění kovů i v domácnosti. Není třeba chodit do obchodu a utrácet peníze za drahý profesionální model: pro většinu prací bude vyhovovat klasická pásová pila na kov, vyrobená vlastníma rukama. Nyní znáte návod, jak krok za krokem nastavit pásovou pilu a jak ji bezpečně a produktivně používat.
Nastavení pásové pily
Častým problémem při řezání čtvercových a obdélníkových obrobků je skutečnost, že pásová pila řeže mnohem větší plochu, když přejíždí přes horní a dolní plochu obrobku, než když řeže přes svislé stěny obrobku. K vyřešení tohoto problému nabízejí někteří výrobci svislé pásové pily s otočným rámem nebo dvousloupové pásové pily. U konzolových pásových pil se tento problém nevyskytuje, pokud rám pily nedosáhne na konci řezu téměř vodorovné polohy. Pásová pila používaná pro sériové řezání musí mít neustále řízený posuv, aby se udržovala stejná rychlost pilového pásu v celém svazku polotovarů. Při tomto posuvu má pilový pás tendenci kmitat a vibrovat, když přejíždí po svislých plochách stěn. Nestejná rychlost posuvu proto způsobuje odlamování zubů a nakonec i zlomení pilového pásu. Nejjednodušší způsob, jak bezpečně svázat svazek trubek nebo profilů, je použít přídavný nástavec v podobě horní svorky, která v podstatě vypadá jako přídavný horní svěrák. Tím se snižuje pravděpodobnost zkroucení kruhových trubek nebo posunutí obdélníkových profilů, což minimalizuje hlavní příčinu odlamování zubů nože.
Řezání na pásové pile na trubky je samo o sobě pro pilový pás negativní, protože k většině poškození zubů dochází při vstupu a výstupu zubů z obrobku. Při řezání tenkostěnných a dutých trubek se možnost poškození zdvojnásobuje, protože pásový nůž se musí při každém řezu pohybovat dovnitř a ven ze dvou stěn. Pokud jsou obrobky naskládány ve velkém množství, je okamžitě zřejmé, proč se životnost pilového pásu snižuje o 20-25 %. Výrobci pásových kotoučů vyvinuli konstrukce a tvary zubů pro speciální aplikace, které pomáhají optimalizovat životnost pásových kotoučů při řezání trubek a profilů. Na rozdíl od řezání plných materiálů při řezání trubek a profilů obvykle nevznikají dlouhé, zakřivené třísky, takže krátký, silný zub s upraveným průběhem a dlouhá, mělká drážka pro třísky účinně snižují možnost zlomení zubu. Svazek trubek, který je velkou strukturou, často ucpává nůž, poškozuje jeho tělo nebo deformuje sadu zubů. Širší než běžné nastavené ozubení zajišťuje při řezání mimořádně široký záběr a výsledná větší vůle zabraňuje sevření páskového nože. Vlnitost zubů páskového nože je vynikající pro řezání svazku tenkostěnných trubek, protože každý zub chrání následující zub a zabraňuje tak jeho zlomení. Bimetalové pilové pásy jsou dražší než pilové pásy z uhlíkové oceli a měly by se vždy používat pro řezání obalů, protože zůstávají dlouho ostré, mají konzistentní profil a tvar zubů, který pomáhá odolávat třecímu zahřívání zubů, které je při řezání obalů velmi časté. Šířka pilového pásu má také vliv na řezný výkon. Široký pásový nůž klade větší odpor, snižuje tendenci nože pohybovat se do stran a zvyšuje odolnost proti roztržení při zatížení řeznou silou. Vždy používejte nejširší nůž a vodítka nože nastavte co nejblíže k řezanému obrobku. Velikost obrobku určuje rozteč zubů. Doporučuje se, aby zvolená rozteč zubů umožňovala v jednom okamžiku použít v řezaném obrobku alespoň tři zuby. U obrobků s velmi tenkými stěnami (trubky a profily) by se měla používat proměnná rozteč zubů 14/10 nebo 12/8, u obrobků se střední tloušťkou stěny proměnná rozteč zubů 10/6 nebo 8/5 a u obrobků se silnými stěnami proměnná rozteč zubů 6/4 nebo 4/3.
Příprava práce
Před zahájením prací je vhodné stromy roztřídit podle jejich účelu. Odstranění nečistot, uzlů a nehtů. Seřaďte je podle následujících kritérií:
Bezprostředně před provedením řezu:
- Zkontrolujte kvalitu upevnění a spojů.
- Zkontrolujte, zda je uzemňovací přípojka na svém místě.
- Mazání třecích ploch.
- Zkontrolujte, zda je systém pásové pily správně nastaven.
- Zkontrolujte, zda řemen běží naprázdno a při zpětném chodu.
- V případě potřeby vyměňte rameno pásové pily posunutím válečku na levé straně o 5-10 cm.
Po přípravě kulatiny k řezání ji položte na rám a pevně ji upněte. Ujistěte se, že volně klouže mezi vodicími lištami.
Nastavení pásové pily
I po výběru správného pásového kotouče musí být pásová pila správně nastavena, aby bylo možné úspěšně řezat trubky a profilový materiál. Tlak ve svěráku. Při řezání svazku kulatiny může pásový kotouč nutit vnitřní obrobky k rotaci, přejíždí přes ně, ale neřeže je, což může způsobit poškození zubů nebo zlomení pásového kotouče. Tlak svěráku může tyto ohyby zastavit, ale příliš velký tlak svěráku může ohnout tenké stěny trubek nebo profilů. Variabilní nastavení přítlaku svěráku umožňuje obsluze pásové pily nastavit přítlak tak, aby bezpečně udržel balík polotovarů, ale neohýbal stěny. Alternativní způsob. Bodové svařování konců trubek, které zabraňuje jejich otáčení.
Použití chladicí kapaliny. Další problém při dávkovém řezání může nastat, pokud chladicí kapalina v řezné zóně neproudí správně. Svazek trubek nebo profilů má četné dutiny, které zabraňují přístupu chladicí kapaliny do řezné zóny. Pokud chladicí kapalina neproudí rovnoměrně na obě strany řezu, pás se deformuje a způsobí nepřesný řez. Řešením tohoto problému je použití chladicího systému, který přivádí chladicí kapalinu přes vodicí pásy, a tak nasává chladicí kapalinu do řezné zóny. Nastavení rychlosti posuvu chladicí kapaliny na maximální průtok také pomáhá zajistit, aby se do řezné oblasti dostalo dostatečné množství chladicí kapaliny. Tím se pásek nejen namaže, ale také se odplaví všechny zatoulané třísky, které se mohly objevit v prostoru mezi trubkami.
Rychlost řezání. Řezná rychlost musí odpovídat řezanému materiálu (kov). Zvýšená řezná rychlost přehřívá nůž, zuby rychle měknou a tupí se. To také zvyšuje problémy s ponornými řezy zubů a vytváří nános materiálu, který může rychle otupit zuby nože. Příliš nízká řezná rychlost však nejen snižuje řezný výkon, ale také zvyšuje namáhání zubů, což vede k vibracím obrobku a pravděpodobnému zlomení zubu.
Rychlost podávání. Rychlost podávání. Je také faktorem určujícím řezný výkon. Nesprávná rychlost posuvu v lepším případě snižuje řezný výkon, v horším případě způsobuje otřepy na obrobku. Nadměrná rychlost posuvu a nízká řezná rychlost zvyšují namáhání zubů a zvyšují pravděpodobnost jejich zlomení.
