1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Рис. 1.

Основные параметры ленточной пилы (рис. 1.): А - шаг  зубьев, В -  радиус впадины зуба (межзубовое углубление), С - высота зуба, D - передний угол зуба (угол наклона заточки зуба).

Высота зуба - это расстояние между основанием  впадины (межзубового углубления) и вершиной  зуба. Благодаря наличию межзубового  углубления, образующиеся в процессе пиления опилки, удаляются из рабочей зоны. Объем межзубового углубления должен быть достаточным для полного удаления опилок. Объем опилок не должен превышать 70% от объема межзубового углубления. В противном случае избыток опилок будет выдавливаться по сторонам лезвия пилы, увеличивая тем самым сопротивление  и трение пилы о древесину, что потребует увеличения усилия при распиловке. Это приводит к перегреву пилы, в результате пила растягивается, и поверхность распила становится волнообразной. Кроме того, в основании впадины возникают дополнительные напряжения, которые приводят к появлению трещин в лезвии пилы. Перегрев пилы также приводит к снижению твердости зубьев, они становятся хрупкими и быстро затупляются.

Во время распиловки напряжения концентрируются в межзубовых углублениях и являются причиной появления микротрещин. Поэтому радиус углубления должен быть достаточно большим, чтобы снизить концентрацию напряжений. Поверхность углубления должна быть закругленной, и отшлифованной, так как царапины и неровности будут служить точками зарождения микротрещин, которые существенно снизят срок службы пилы.

Передний угол зуба – это угол между передней гранью зуба и вертикальной линией перпендикулярной лезвию пилы. Он играет важную роль при распиловке и оказывает большое влияние на производительность. Благодаря углу заточки зуб зацепляет и разрезает волокна древесины. Однако при слишком большом угле пила будет не резать, а рвать  волокна на большой скорости подачи станка, возникает также вибрация пилы.

Малый угол заточки дает более ровную поверхность распила, однако если угол слишком мал, то производительность снижается. При малом угле заточки и слишком большой скорости  подачи пила будет «тереть» древесину, а не резать, а это приводит к дополнительным нагрузкам и перегреву пилы. В результате, зубья тупятся, во впадинах зубьев появляются трещины.  На пилах с неправильно подобранным углом зацепа возможно образование трещин, особенно во впадинах зуба.

Оптимальная величина угла заточки выбирается в зависимости от типа обрабатываемой древесины.

Шаг зубьев – это расстояние между вершинами двух соседних зубьев. Выбирается в соответствии с типом обрабатываемой древесины, скоростью резания и скорости подачи.

При слишком большом шаге возрастают напряжения в зубьях, что приводит к быстрому затуплению и образованию опилок с рыхлой консистенцией, снижению качества поверхности распиливаемой древесины. Малый шаг дает более гладкую поверхность распила, но требует больших усилий при распиловке. Малый шаг также означает и малые углубления между зубьями и ограничивает скорость подачи, так как при большой скорости подачи  в межзубовых углублениях будут возникать большие напряжения, вызывающие появление трещин лезвия.

Для распиловки твердых пород древесины и мороженной используется малый шаг зубьев (19 мм). Для  мягких пород древесины как правило применяется шаг – 22 мм, и для очень мягких – 25 мм. При увеличении диаметра бревна, следует также применять пилы с большим шагом.  

2. ВЫБОР ЛЕНТОЧНОЙ ПИЛЫ

Качество получаемых пиломатериалов, производительность, и срок службы пилы зависит во многом от соответствия основных параметров пилы типу обрабатываемой древесины, скорости резания и скорости подачи станка. Рекомендуемые параметры лезвия ленточной пилы (угол заточки, высота зуба,  величина разводки зубьев, шаг зубьев) приведены в табл. 1.

Табл. 1.

Ширина и толщина лезвия пилы определяется конструктивными особенностями станка. Для станков,  имеющих диаметр шкивов до 450 мм, рекомендуются пилы толщиной – 0,8 … 0,9 мм. Для станков, имеющих диаметр шкивов свыше 450 мм – рекомендуются пилы толщиной – 0,9 … 1,1 мм. При пилении на больших подачах более устойчивы пилы с толщиной 1,07…1,1 мм.

3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВНИЕ ЛЕНТОЧНЫХ ПИЛ

Правильная эксплуатация и регулярное обслуживание ленточной пилы значительно продлевают срок её службы и позволяют получать стабильное качество поверхности распила.

После приобретения пил до ввода их в эксплуатацию необходимо их развернуть и дать пилам отлежаться в течение 24 часов, т. к. во время транспортировки пилы находятся в транспортном положении, при котором в металле образуются неравномерные напряжения.  Хранить пилы также лучше в развернутом состоянии.

Основными операциями по обслуживанию ленточных пил являются:

- очистка пилы и визуальный осмотр;

- заточка;

- разводка зубьев;

- ремонт (сварка) полотна пилы.

Ориентировочная продолжительность работы пилы до проведения технического обслуживания не должна превышать 1,0 – 1,5 часа (или не более 1 – 1,5 м³ круглого леса). Необходимость проведения технического обслуживания может быть меньше и определяется оператором. Некоторые специалисты рекомендуют после каждых 1 – 1,5 часов работы, давать пиле «отдых» 12-24 часа, для того, чтобы пила «сбросила» накопившееся в процессе работы усталостные напряжения. Если поверхность распила перестает быть гладкой, появляется волнообразный срез, пила смещается назад на шкивах и направляющих роликах, давление в механизме натяжения (сила натяжения) пилы уменьшается, значит, пила затупилась или уменьшилась разводка.

Рекомендуемая сила натяжения пилы составляет 150-190 кгс/см². Если сила натяжения постоянно уменьшается, значит, пила затупилась. Во время перерывов в работе (подача бревна, кантование, пакетирование досок и др. ) необходимо снимать натяжение пилы, так как в это время пила охлаждается и сокращается (особенно в зимнее время), а это может привести к её разрыву. Слишком маленькое или слишком большое натяжение пилы приведет к появлению трещин.

В процессе распиловки в зону пиления необходимо подавать смазочно-охлаждающую жидкость (вода, эмульсия, солярка) для охлаждения пилы, уменьшения трения о древесину, а также для очистки пилы от налипшей смолы и опилок.

Однако даже идеальное качество ленточной пилы и регулярное обслуживание не гарантирует успеха. Ленточнопильный станок также должен содержаться в отличном состоянии. Шкивы станов должны содержаться в чистоте. Очистка шкивов производится скребками. Опилки и щепки не должны скапливаться между лезвием пилы и шкивом. Направляющие ролики должны быть выставлены по горизонтали и вертикали. Они также должны содержаться в чистоте. При износе подшипников и самих роликов их необходимо заменять, так как изношенные направляющие с налипшими смолой и опилками вызывают вибрацию пилы, что приводит к ухудшению качества распила и уменьшению срока службы пилы. Пила должна устанавливаться на расстоянии 2 мм от крайней точки впадины зуба, до начала цилиндрической плоскости ролика после фаски  (см. инструкцию станка). 

Вибрацию, также, вызывают эксцентриситет шкивов, люфт или износ в подшипниковых узлах, незатянутые болты, а так же износ поверхности шкивов и ремней. По мере износа поверхности шкивов необходимо их периодически протачивать. Шкивы при изготовлении должны проходить статическую и динамическую балансировку. Шкивы должны быть выставлены в одной вертикальной плоскости и на одной горизонтали (см. инструкцию станка). Пила устанавливается на станке таким образом, чтобы базовая линия зубьев (линия межзубовой впадины) выступала за край шкива на расстояние 1,5-3 мм. Подвижный ролик должен быть установлен как можно ближе к бревну.

При распиловке хвойных смолистых пород древесины лезвие ленточной пилы покрывается слоем смолы и опилок, при этом пила не режет, а «трет» древесину. Повышение трения приводит к перегреву пилы и быстрому затуплению. Поэтому следует постоянно следить за чистотой ленточной пилы, используя различные жидкости для очистки и щетки.

При транспортировке и хранении пил их следует предохранять от повреждений (царапин, сколов и т. п. ), так как в процессе работы они будут служить точками зарождения микротрещин. Пол в мастерской по обслуживанию ленточных пил должен быть деревянным или с резиновым покрытием.

В процессе распиловки зубья ленточных пил подвергаются интенсивному износу и стачиваются, поэтому их следует регулярно перетачивать. Тупые зубья приводят к излишнему напряжению в лезвии пилы и волнообразному распилу, возрастает усилие требуемое для распиловки.

Тупые зубья не режут, а трут древесину, что вызывает перегрев пилы и появление трещин. При этом значительно снижается производительность, качество получаемого  распила и срок службы пилы. Кроме того увеличивается трудоемкость заточки.

Внешними признаками затупления пилы являются:

- кончики зубьев становятся круглыми и блестящими;

- натяжение пилы уменьшается;

- ухудшение качества поверхности распила, появление волнообразного распила.

Средняя продолжительность работы пилы между заточками не должна превышать 1,0 – 1,5 часа или 1,0 – 1,5 м³ круглого леса.

При значительной затупленности пилы, заточку лучше проводить за два прохода. В этом случае лезвие пилы не будет перегреваться. Перегрев зубьев при заточке приводит к изменению твердости зубьев и появлению микротрещин.

В процессе заточки следует шлифовать всю линию зубьев, включая межзубовые углубления, чтобы на поверхность вышел «свежий» материал, т. к. в процессе пиления образуются невидимые микротрещины и их необходимо выточить. Если этого не сделать, то при распиловке, микротрещины развиваются в большие трещины и приводят к разрыву пилы. Кроме того, шлифование всей линии зубьев позволяет сохранить площадь углублений между зубьями и угол зуба, что позволяет лезвию эффективно врезаться в древесину и полностью удалять опилки из пропила.

Пила в заточном станке должна быть установлена таким образом, чтобы нижняя часть углубления между зубьями была не выше 2 – 3 мм от верхней поверхности зажима, иначе в процессе заточки пила будет вибрировать. Все люфты в механизмах должны быть устранены, так как они приведут к неоднородной заточке.

Появляющиеся при заточке заусенцы необходимо удалять, поскольку они увеличивают локальные напряжения и приводят к появлению микротрещин в лезвии пилы.

Во многом качество заточки зависит  от правильного подбора заточных кругов. Перед использованием шлифовальный круг необходимо проверить на отсутствие сколов и трещин. Для заточки ленточных пил используются круги средней твердости и средней зернистости, толщиной 5…8 мм. Если размер частиц слишком мелкий, связующее вещество слишком твердое или круги слишком толстые – возникает опасность перегрева лезвия пилы. Если размер частиц слишком большой, то они образуют глубокие царапины, которые приводят к появлению трещин в процессе распиловки. Если связующее вещество недостаточно твердое, а структура абразива недостаточно полная, круги быстро изнашиваются, теряют свою форму, что приводит к отличиям в заточке зубьев вдоль лезвия.

Для того, чтобы шлифовальный круг производил правильную заточку, он должен иметь профиль, соответствующий профилю зуба пилы. Оправка круга производится с помощью абразивного камня. Вначале производится оправка кромки – цилиндрической поверхности круга, при этом образуется фаска, параллельная поверхности зажима заточного станка. Далее производится оправка левого угла кромки круга, с маленьким радиусом скругления. И в заключении производится оправка правой части круга под углом, соответствующим углу задней поверхности зуба пилы. В процессе заточки пил следует постоянно следить за профилем круга, проводить при необходимости повторную оправку, т. к. износ заточного круга приводит к неоднородной заточке по длине пилы  и изменению углов зуба.

При заточке необходимо сохранять передний и задний углы зуба и изменять по мере необходимости. Чем мягче древесина, тем больше должен быть передний угол зуба.

В настоящее время на рынке появился достаточно широкий ассортимент ленточных пил, и все они имеют свой индивидуальный профиль (профиль зуба и впадины) который выбирался на основе определенных расчетов и экспериментов. При заточке очень важно сохранять первоначальный профиль пилы, т. к. его изменение приведет к ухудшению качества распила и значительно сократит срок службы пилы.

В процессе заточки часто встречаются следующие дефекты и ошибки:

1. Перегрев пилы (ожег) шлифовальным кругом;

2. Появление заусенец;

3. Заточка без охлаждающей жидкости;

4. Царапины и задир на поверхности зуба, особенно опасны царапины в межзубовом углублении;

5. Неправильная регулировка механизмов заточного станка (поверхности зуба шлифуются не полностью или неравномерно);

6. Люфт в механизмах заточного станка;

7. Неправильный выбор шлифовального круга;

8. Неправильная оправка круга;

9. Неправильный выбор скоростей подачи пилы и вращения заточного круга;

10. Уменьшение или увеличение рекомендуемого угла наклона (заточки) зуба.

Все эти причины значительно снижают срок службы ленточной пилы.

Первым признаком перегрева (ожога) является появление цветов побежалости на поверхности стали, которые указывают на то, что этот участок был перегрет. Наиболее опасен перегрев нижней части межзубового углубления. Критическая ситуация возникает, когда зубья и углубления нагреваются до температуры закалки стали. Соседний холодный металл быстро отводит тепло от трении от шлифуемой поверхности, что приводит к появлению очень твердой и хрупкой структуры неотпущенного мартенсита. Если этот дефект не устранен, то начнут образовываться микротрещины, и кромка сломается или быстро затупится во время распиловки. 

5. РАЗВОДКА ЗУБЬЕВ ЛЕНТОЧНЫХ ПИЛ

Разводка зубьев является одним из важнейших факторов, влияющих на распиловочные свойства пилы.

При работе, заточке зубьев и уменьшении их высоты, разводка также уменьшится и требуется проведение разводки зубьев ленточной пилы.

Разводка зубьев – это линейная величина отклонения зуба на заданный угол относительно плоскости лезвия пилы. Величина разводки зависит от свойств древесины и диаметра бревна. Чем больше разводка зубьев, тем шире пропил и требуется приложить большее усилие при распиловке, качество поверхности распила ухудшается. Если разводка пилы слишком мала, на поверхности доски остаются плотно спрессованные горячие опилки. Слишком маленькая разводка приведет к сильному трению, перегреву лезвия и волнообразному распилу.

При разводке зубья пилы загибаются попеременно направо и налево. Каждый третий зуб оставляют не разведенным, который выполняет роль подчищающего зуба и удаляет опилки из зоны пиления расчищая пропил.

Разводка осуществляется примерно на верхнюю треть высоты зуба. Если зубья разводить на полную высоту, это приведет к появлению волнистой базовой линии лезвия и появлению трещин. Точка изгиба (где толкатель разводного устройства давит на зуб), должна быть примерно на половине высоты зуба. Если линия изгиба расположена слишком низко, будет гнуться сама лента, а не зуб. Это влечет за собой преждевременный разрыв пилы. Если точка изгиба расположена слишком высоко, гнется верхняя часть зуба, пила будет неустойчивой, а распиловка волнистой. Это снижает скорость пиления, а также возможен излом вершины зуба. Неправильная заточка и разводка пилы – основная причина преждевременного выхода пилы из строя. Весь процесс заточки и разводки служит продлению жизни пилы.

Зубья должны быть разведены только на необходимую и точно одинаковую для всех зубьев величину, которая выбирается в зависимости от породы (твердости) распиливаемой древесины.

Рекомендуемая разводка зубьев приведена в табл. 1.

При увеличении диаметра бревен, а также при пилении очень смолистых пород следует увеличивать разводку (принимать верхние значения). Нельзя  пилить с одной и той же величиной разводки разные по диаметру бревна, т. к. при пилении бревен диаметром 60 см образуется в два раза больше опилок, чем при пилении бревен диаметром 30 см. В таких случаях разводку необходимо увеличивать примерно на 20%.