Преимущества использования ленточных пил перед другими методами резки
На современном этапе развития рыночной экономики каждый производственник изыскивает возможность выпускать конкурентоспособную продукцию с наименьшими затратами. Мы предлагаем информацию для заготовительных производств о ленточнопильной разрезке заготовок, которая обеспечивает:
- практически неограниченные возможности разрезки различных материалов,
- включая самые труднообрабатываемые;
- высокое качество реза;
- экономию отрезаемого материала;
- экономию электроэнергии;
- повышение производительности труда;
- экологическую чистоту процесса резания;
- повышение культуры производства.
Развитие ленточных пил и ленточнопильного оборудования прогрессировало очень быстро с момента появления первых простых вертикальных станков в 1830 году. Благодаря явным преимуществам ленточнопильной резки происходило быстрое развитие конструкций и типов оборудования и инструмента. В настоящее время около 85% заготовок, получаемых на заготовительных производствах развитых стран, разрезают при помощи ленточнопильных технологий. Существующее многообразие ленточнопильных машин способно удовлетворить самые разные потребности разрезки: контурное пиление, отрезку под различными углами, резку заготовок, сформированных в пакеты. Сегодня выпускается оборудование и ленточные пилы, позволяющие разрезать заготовки с площадью поперечного сечения один квадратный метр с минимальными отклонениями от перпендикулярности реза.
Современные технологии позволяют производить несколько основных типов ленточных пил: из высокоуглеродистых инструментальных сталей, биметаллические, с напайками из твердых сплавов, нанесенными порошками карбидов вольфрама, алмазов.
Наиболее широкое применение в металлообработке находят биметаллические ленточные пилы — инструмент, получаемый при помощи электронно-лучевой сварки полотна-основы и режущей кромки зубьев из быстрорежущих сталей. Твердость зубьев биметаллических пил из кобальтосодержащей быстрорежущей стали М42 (советский аналог 11Р2М10К8) составляет 66-69 HRC, что дает возможность разрезания практически всей номенклатуры сталей с твердостью до 42 HRC, включая сплавы на основе никеля и титана, а пружинное полотно-основа обеспечивает достаточную жесткость для точного пиления.
Принцип работы ленточнопильных станков достаточно прост. Пила, сваренная в кольцо, вращается на двух шкивах и опускается под действием веса пильной рамы; рама подпирается штоком поршня гидроцилиндра. Скорость опускания (производительность) регулируется дросселем. Скорость движения пилы плавно изменяется в диапазоне 15-150 м/мин. при помощи ременного вариатора либо электронного управления приводом главного движения. Некоторые ленточнопильные станки имеют несколько жестких ступеней скоростей главного движения. Станки выпускаются с ручной, полуавтоматической и автоматической подачей заготовки. Один оператор способен одновременно обслуживать от 2 до 4 станков-автоматов. Оборудование быстро переналаживается и легко настраивается. Когда разрезаются пакеты заготовок, сокращается время подготовительных операций и увеличивается производительность на 10-15%. Производительность при пилении биметаллическими ленточными пилами находится в пределах 10-25 см2/мин., когда разрезаются высоколегированные сплавы и труднообрабатываемые материалы, и — 45-70 см2/мин., при разрезании конструкционных сталей. Например, круг ф 200 из стали 12Х18Н9Т разрезается в среднем за 20 минут, а круг ф100 из стали 45 — за 1 минуту и 15 секунд. Очевидно, что производительность процесса пиления непосредственно влияет на стоимость операции отрезки, включающей в себя расход электроэнергии и количество труда оператора. Она имеет особенное важное значение при массовом и серийном производстве, однако даже при единичном изготовлении деталей производительность может играть заметную роль в экономии ресурсов, например, при разрезании крупногабаритных заготовок. Так, круг ф 390 из стали 5ХНТ разрезался за 40 минут на ленточнопильном станке и больше 6 часов на кругло-пильном. Для каждого инструмента существуют определенные пределы производительности и стойкости. Так, для ленточнопильной разрезки значения производительности могут отличаться на 30-40%, и когда необходимо отрезать максимальное количество заготовок в единицу времени, выбирается наибольшее значение — за счет некоторого снижения стойкости.
Из диаграммы 1 можно заметить, что производительнее всего работают абразивные станки. Но это преимущество существует только для ограниченного диапазона диаметров проката. Так, если машинное время реза заготовки ф 25 мм на абразивных станках 3-5 секунд, то на ленточнопильном станке в пакете данная заготовка отрезается за 8 секунд, а заготовки диаметром свыше ф 150 мм резать на абразивных станках и вовсе нецелесообразно.
На некоторых предприятиях применяется рубка заготовок на прессах, особенно при необходимости получения большого количества заготовок небольших диаметров. Известны примеры разрезки на ленточнопильных станках заготовок малых диаметров, сформированных в пакеты по 50-60 штук и разрезаемых за одну минуту, что соизмеримо с рубкой их на прессах (60 заготовок в минуту), но дает гораздо больший экономический эффект из-за уменьшения припусков на обработку и энергетических затрат.
Одним из главных показателей экономичности пиления является ширина пропила. Для ленточных пил ширина пропила составляет 2-3 мм. При этом отклонения от перпендикулярности реза лежат в пределах 0,1-1,5 мм, причем на протяжении 85% срока службы пилы отклонения минимальные, и плавно возрастают до максимума по мере затупления инструмента.
Как известно, ширина пропила у круглопильных станков составляет 7-14 мм, а у абразивно-отрезных — 4-5 мм, при этом имеют место значительные отклонения от перпендикулярности реза до 2-3 мм, а также изменения в структуре металла, когда заготовка разрезается абразивными кругами. Отсюда приходится назначать значительные припуски на дальнейшую механическую обработку, что увеличивает отход металла в стружку. Уменьшение расхода позволяет экономить при разрезании 1000 заготовок ф 100 мм до 370 кг металла, причем количество стружки возрастает пропорционально квадрату диаметра заготовки. (Для диаметра 200 — экономия составляет 1480 кг металла).
Масса стружек, образующаяся при отрезании 1000 заготовок ф 100 мм, показана в гистограмме 2.
Следует подчеркнуть, что шероховатость поверхности при отрезании на ленточнопильных станках соответствует Rz 40-80, а отсутствие заусенцев и высокая точность реза позволяют в некоторых случаях исключить технологическую операцию дополнительного торцевания или, во всяком случае, сократить припуск до минимума.
Ленточноотрезные станки отличаются малым энергопотреблением, что связано с небольшими усилиями резания из-за малых режущих поверхностей пилы. Так, станки, способные разрезать заготовки 0 280 мм, потребляют до 2 кВт электроэнергии; для оборудования, способного разрезать заготовки 0 400-500 мм, потребление электроэнергии составляет до 5 кВт; машины, способные разрезать заготовки с площадью поперечного сечения около 1 м2, потребляют 7 кВт.
Соотношение расхода электроэнергии при разрезании одной заготовки ф 50 из стали 40Х различными способами видно из таблицы 1.
Таблица 1
Абразивный
Ленточнопильный
Круглопильный
Потребляемая мощность, кВт
16
2,5
10,9
Время резания, сек
20
35
40
Количество электроэнергии, необходимое для одного реза, кВт
0,08
0,0243
0,1211
Таким образом, процесс ленточного пиления обеспечивает современную экономичную и Высококачественную разрезку заготовок и является наиболее перспективным для применения на отечественных предприятиях.
