Под стойкостью режущего инструмента в металлообработке понимается время непрерывной работы инструмента до выхода его из строя.
В ленточном пилении стойкость ленточного полотна (пилы) оценивается по общему количеству отрезанного материала (м²), но чаще всего – по количеству материала на один метр погонный полотна пилы (м²/м пог.), а также по количеству отрезанных заготовок (шт.; резов).
Как правило, основными критериями выхода ленточных пил из строя является:
- разрушение зубьев пилы на участке полотна длиной более 100 мм;
- разрыв полотна пилы в любом месте;
- отклонение от прямолинейности пропила («увод») вследствие износа режущих кромок зубьев;
- износ или смятие спинки полотна пилы.
Специалисты экономических и коммерческих служб каждого предприятия стараются минимизировать финансовые затраты на обеспечение производства. Это относится и к покупному режущему инструменту. В связи с этим к нему предъявляется такое требование как максимально возможный срок службы при минимальных финансовых затратах. Одна же из задач технических специалистов и обслуживающего персонала – обеспечить выполнение и соблюдение всех необходимых требований, чтобы это условие выполнялось, то есть обеспечить максимально возможный срок службы (стойкость) металлорежущего инструмента (полотна) и при этом сохранить требуемую производительность и технологию.
Стойкость ленточных пил в значительной мере зависит от совокупности следующих факторов:
1. Точность выбора параметров режимов резания: скорости резания (м/мин) и производительности (см.кв./мин)
Здесь следует учитывать, что для каждой группы материалов и типоразмеров заготовок в справочных данных каждого производителя ленточных полотен существуют рекомендованные диапазоны режимов резания. Принимая минимальные значения диапазона, получаем наибольшую стойкость полотна пилы, но низкую производительность, и наоборот: при максимальных значениях режимов резания – высокая производительность, но меньшая стойкость инструмента.
Например, для биметаллических пил Eberle, при пилении круглой заготовки Ø 100 мм из стали 45, рекомендуются следующие режимы резания:
- скорость резания: V = 65 - 75 м/мин;
- производительность: Q = 41 - 67 см²/мин.
Для обеспечения наибольшей стойкости пилы принимаем меньшие значения диапазона: V = 65 м/мин; Q = 41 см²/мин. (время реза составит 1,9 минут). Для повышения производительности пиления – используем высшее значение: V = 75 м/мин; Q = 67 см²/мин (время реза составит 1,2 минуты).
2. Правильность подбора параметров ленточного полотна (типоразмеров, материала, марки, формы зуба, шага зубьев) в зависимости от формы и материала отрезаемых заготовок
Шаг зубьев полотна пилы обязательно должен соответствовать габаритам заготовки (пакета заготовок), а форма зубьев пилы – марке обрабатываемого материала. Например, для металлов, образующих короткую стружку, хрупких материалов из высокоуглеродистых, инструментальных сталей и чугунов, тонкостенных профилей следует применять пилы со стандартным зубом «N», у которого передний угол 0°, а для сплошных вязких материалов, дающих удлиненную стружку, железонесодержащих металлов и сплавов следует применять пилы, имеющие положительный передний угол 12-15°, так называемый зуб-крючок «CS». Это связано с тем, что данные материалы склонны к образованию наклепа.
Для пиления труднообрабатываемых, жаропрочных, нержавеющих, титановых и никелевых сплавов целесообразно применять твердосплавные ленточные пилы (с твердосплавными напайными пластинами на зубьях). Это позволит увеличить стойкость и производительность как минимум в 3-5 раз.
3. Марка материала и форма обрабатываемых заготовок, а также качество материала заготовок
При пилении биметаллическими пилами труднообрабатываемых металлов и сплавов стойкость пил может снижаться в несколько раз, либо инструмент практически сразу выйдет из строя. В этом случае целесообразно применение твердосплавных пил.
Кроме того, значительно снижает стойкость инструмента наличие в структуре заготовки песка, раковин, неоднородной твердости, а также наличие на поверхности заготовок окалины.
При пилении пакетов заготовок необходимо следить за надежностью его крепления в зажимном устройстве станка, поскольку проворачивание хотя бы одной заготовки в пакете приводит к выкрашиванию режущих кромок зубьев пилы и преждевременному выходу ее из строя.
При разрезании тонкостенных труб и профилей на режущие кромки зубьев действуют неравномерные и ударные нагрузки из-за того, что первоначально режется сплошная часть заготовки (например, у трубы), а затем зона резания смещается на тонкие стенки. Из-за этого происходит увеличение вибрационной составляющей резания и, как следствие, – микроскалывание режущих кромок зубьев. В связи с этим наблюдается падение ожидаемой стойкости инструмента до 50-60%.
4. Конструктивные особенности ленточнопильного оборудования
Для основных серийных производств требуются промышленные высокопроизводительные станки с жесткой двухколонной конструкцией и наличием устройств обратной связи. Для небольших и вспомогательных производств подойдут упрощенные двухстоечные станки либо станки с консольным расположением пильной рамы. Ширина полотна – важный фактор увеличения возможностей ленточного пиления, повышения стойкости, производительности и мощности (режущей способности).
5. Техническое состояние ленточного оборудования и его отдельных узлов (узла натяжения, шкивов и подшипников, твердосплавных и роликовых направляющих, равномерности и плавности опускания пильной рамы)
Необходимо периодически контролировать и проверять усилие натяжения ленточного полотна с помощью тензометра. В зависимости от ширины полотна оно должно быть в пределах 140 - 300 Н/мм² (1400 - 3000 кгс/см²) (Для полотен размером 13х0,65 и 20х0,9 - 1400 - 2000 кгс/см²; для полотен размером 27х0,9 и 34х1,1 - 1800 - 2500 кгс/см²; и для полотен размером 41х1,3 - 80х1,6 - 2100 - 3000 кгс/см²). Это предотвратит преждевременный выход пилы из строя.
Шкивы должны находиться в одной плоскости параллельно друг другу, не иметь биения и регулярно очищаться от стружки.
Зазор между твердосплавными направляющими пластинами и полотном пилы должен быть отрегулирован согласно паспортным данным станка.
Пильная рама должна быть жестко закреплена на станине и плавно перемещаться по направляющим станка без рывков и «провалов».
6. Качество и концентрация применяемой смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ)
СОЖ должна иметь ту концентрацию, которая рекомендована для обрабатываемой марки материала. Это должна быть качественная синтетическая или полусинтетическая водорастворимая эмульсия на масляной основе, которую необходимо менять 1-2 раза в год, а также производить промывку всей системы ее подачи.
Необходимо обеспечивать обильную подачу СОЖ в зону резания (как минимум по трем каналам).
Применение некачественной СОЖ может снижать стойкость полотна пилы на 10-20%.
7. Качество приработки нового ленточного полотна
Новая ленточная пила имеет сверхострые режущие кромки с минимальными радиусами при вершине, которые очень легко и быстро скалываются, что приводит к быстрому выходу из строя ленточного полотна. Поэтому для увеличения срока службы пилу необходимо приработать, т.е. произвести пиление материала на сниженных режимах резания: подачу следует снизить на 50%, а скорость резания на 10-20% от рекомендуемых для данной заготовки.
Биметаллическими пилами на таких режимах резания следует отрезать примерно 300–500 см², твердосплавными пилами 1500–3000см² материала, после чего следует плавно увеличить режимы резания до рекомендуемых.
Опытным путем в ходе многочисленных исследований и испытаний специалистами нашей компании установлено, что если все вышеперечисленные факторы соблюдены и условия выполняются, то ориентировочную теоретическую стойкость биметаллических ленточных пил Eberle шириной 20-41 мм (наиболее распространенные), при работе на жестких двухколонных станках при пилении углеродистых конструкционных и низколегированных сталей, можно рассчитать так: принимается 1,5–3,0 м² материала на погонный метр полотна пилы.
Например: теоретическая стойкость ленточного полотна Eberle duoflex M42 типоразмера 4520 х 34 х 1,1 – 3/4 tpi при резке круга Ø 80–110 мм из сталей Ст3, 35, 45, 40Х, 18ХГ и др. составит:
(1,5–3,0) х 4,52 = 6,8 – 13,56 м².
После чего фактическая стойкость рассчитывается по формуле:
C = (S x n) / 10000, (м²),
где S – площадь поперечного сечения одной заготовки, см²;
n – количество заготовок отрезанных пилой, шт.
Для заготовок из легированных, нержавеющих и инструментальных сталей теоретическая стойкость оценивается как 0,5–1,0 м² материала на 1 м. пог. полотна пилы.
При использовании недорогих и нежестких моделей станков консольного типа вышеуказанные параметры расчета теоретической стойкости следует уменьшать на 25-50%.
При пилении углеродистых конструкционных и легированных сталей твердосплавными пилами стойкость, как и производительность, возрастает в среднем в 2-3 раза. На это необходимо обращать особое внимание, так как стоимость такого инструмента в среднем в 3-4 раза выше по сравнению с биметаллическими пилами.
Что же касается труднообрабатываемых, жаропрочных, коррозионностойких, титановых и никелевых сплавов, то теоретическая стойкость рассчитывается как 0,2-0,5 м² материала на 1 м. пог. ленточного полотна.
В ленточном пилении стойкость ленточного полотна (пилы) оценивается по общему количеству отрезанного материала (м²), но чаще всего – по количеству материала на один метр погонный полотна пилы (м²/м пог.), а также по количеству отрезанных заготовок (шт.; резов).
Как правило, основными критериями выхода ленточных пил из строя является:
- разрушение зубьев пилы на участке полотна длиной более 100 мм;
- разрыв полотна пилы в любом месте;
- отклонение от прямолинейности пропила («увод») вследствие износа режущих кромок зубьев;
- износ или смятие спинки полотна пилы.
Специалисты экономических и коммерческих служб каждого предприятия стараются минимизировать финансовые затраты на обеспечение производства. Это относится и к покупному режущему инструменту. В связи с этим к нему предъявляется такое требование как максимально возможный срок службы при минимальных финансовых затратах. Одна же из задач технических специалистов и обслуживающего персонала – обеспечить выполнение и соблюдение всех необходимых требований, чтобы это условие выполнялось, то есть обеспечить максимально возможный срок службы (стойкость) металлорежущего инструмента (полотна) и при этом сохранить требуемую производительность и технологию.
Стойкость ленточных пил в значительной мере зависит от совокупности следующих факторов:
1. Точность выбора параметров режимов резания: скорости резания (м/мин) и производительности (см.кв./мин)
Здесь следует учитывать, что для каждой группы материалов и типоразмеров заготовок в справочных данных каждого производителя ленточных полотен существуют рекомендованные диапазоны режимов резания. Принимая минимальные значения диапазона, получаем наибольшую стойкость полотна пилы, но низкую производительность, и наоборот: при максимальных значениях режимов резания – высокая производительность, но меньшая стойкость инструмента.
Например, для биметаллических пил Eberle, при пилении круглой заготовки Ø 100 мм из стали 45, рекомендуются следующие режимы резания:
- скорость резания: V = 65 - 75 м/мин;
- производительность: Q = 41 - 67 см²/мин.
Для обеспечения наибольшей стойкости пилы принимаем меньшие значения диапазона: V = 65 м/мин; Q = 41 см²/мин. (время реза составит 1,9 минут). Для повышения производительности пиления – используем высшее значение: V = 75 м/мин; Q = 67 см²/мин (время реза составит 1,2 минуты).
2. Правильность подбора параметров ленточного полотна (типоразмеров, материала, марки, формы зуба, шага зубьев) в зависимости от формы и материала отрезаемых заготовок
Шаг зубьев полотна пилы обязательно должен соответствовать габаритам заготовки (пакета заготовок), а форма зубьев пилы – марке обрабатываемого материала. Например, для металлов, образующих короткую стружку, хрупких материалов из высокоуглеродистых, инструментальных сталей и чугунов, тонкостенных профилей следует применять пилы со стандартным зубом «N», у которого передний угол 0°, а для сплошных вязких материалов, дающих удлиненную стружку, железонесодержащих металлов и сплавов следует применять пилы, имеющие положительный передний угол 12-15°, так называемый зуб-крючок «CS». Это связано с тем, что данные материалы склонны к образованию наклепа.
Для пиления труднообрабатываемых, жаропрочных, нержавеющих, титановых и никелевых сплавов целесообразно применять твердосплавные ленточные пилы (с твердосплавными напайными пластинами на зубьях). Это позволит увеличить стойкость и производительность как минимум в 3-5 раз.
3. Марка материала и форма обрабатываемых заготовок, а также качество материала заготовок
При пилении биметаллическими пилами труднообрабатываемых металлов и сплавов стойкость пил может снижаться в несколько раз, либо инструмент практически сразу выйдет из строя. В этом случае целесообразно применение твердосплавных пил.
Кроме того, значительно снижает стойкость инструмента наличие в структуре заготовки песка, раковин, неоднородной твердости, а также наличие на поверхности заготовок окалины.
При пилении пакетов заготовок необходимо следить за надежностью его крепления в зажимном устройстве станка, поскольку проворачивание хотя бы одной заготовки в пакете приводит к выкрашиванию режущих кромок зубьев пилы и преждевременному выходу ее из строя.
При разрезании тонкостенных труб и профилей на режущие кромки зубьев действуют неравномерные и ударные нагрузки из-за того, что первоначально режется сплошная часть заготовки (например, у трубы), а затем зона резания смещается на тонкие стенки. Из-за этого происходит увеличение вибрационной составляющей резания и, как следствие, – микроскалывание режущих кромок зубьев. В связи с этим наблюдается падение ожидаемой стойкости инструмента до 50-60%.
4. Конструктивные особенности ленточнопильного оборудования
Для основных серийных производств требуются промышленные высокопроизводительные станки с жесткой двухколонной конструкцией и наличием устройств обратной связи. Для небольших и вспомогательных производств подойдут упрощенные двухстоечные станки либо станки с консольным расположением пильной рамы. Ширина полотна – важный фактор увеличения возможностей ленточного пиления, повышения стойкости, производительности и мощности (режущей способности).
5. Техническое состояние ленточного оборудования и его отдельных узлов (узла натяжения, шкивов и подшипников, твердосплавных и роликовых направляющих, равномерности и плавности опускания пильной рамы)
Необходимо периодически контролировать и проверять усилие натяжения ленточного полотна с помощью тензометра. В зависимости от ширины полотна оно должно быть в пределах 140 - 300 Н/мм² (1400 - 3000 кгс/см²) (Для полотен размером 13х0,65 и 20х0,9 - 1400 - 2000 кгс/см²; для полотен размером 27х0,9 и 34х1,1 - 1800 - 2500 кгс/см²; и для полотен размером 41х1,3 - 80х1,6 - 2100 - 3000 кгс/см²). Это предотвратит преждевременный выход пилы из строя.
Шкивы должны находиться в одной плоскости параллельно друг другу, не иметь биения и регулярно очищаться от стружки.
Зазор между твердосплавными направляющими пластинами и полотном пилы должен быть отрегулирован согласно паспортным данным станка.
Пильная рама должна быть жестко закреплена на станине и плавно перемещаться по направляющим станка без рывков и «провалов».
6. Качество и концентрация применяемой смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ)
СОЖ должна иметь ту концентрацию, которая рекомендована для обрабатываемой марки материала. Это должна быть качественная синтетическая или полусинтетическая водорастворимая эмульсия на масляной основе, которую необходимо менять 1-2 раза в год, а также производить промывку всей системы ее подачи.
Необходимо обеспечивать обильную подачу СОЖ в зону резания (как минимум по трем каналам).
Применение некачественной СОЖ может снижать стойкость полотна пилы на 10-20%.
7. Качество приработки нового ленточного полотна
Новая ленточная пила имеет сверхострые режущие кромки с минимальными радиусами при вершине, которые очень легко и быстро скалываются, что приводит к быстрому выходу из строя ленточного полотна. Поэтому для увеличения срока службы пилу необходимо приработать, т.е. произвести пиление материала на сниженных режимах резания: подачу следует снизить на 50%, а скорость резания на 10-20% от рекомендуемых для данной заготовки.
Биметаллическими пилами на таких режимах резания следует отрезать примерно 300–500 см², твердосплавными пилами 1500–3000см² материала, после чего следует плавно увеличить режимы резания до рекомендуемых.
Опытным путем в ходе многочисленных исследований и испытаний специалистами нашей компании установлено, что если все вышеперечисленные факторы соблюдены и условия выполняются, то ориентировочную теоретическую стойкость биметаллических ленточных пил Eberle шириной 20-41 мм (наиболее распространенные), при работе на жестких двухколонных станках при пилении углеродистых конструкционных и низколегированных сталей, можно рассчитать так: принимается 1,5–3,0 м² материала на погонный метр полотна пилы.
Например: теоретическая стойкость ленточного полотна Eberle duoflex M42 типоразмера 4520 х 34 х 1,1 – 3/4 tpi при резке круга Ø 80–110 мм из сталей Ст3, 35, 45, 40Х, 18ХГ и др. составит:
(1,5–3,0) х 4,52 = 6,8 – 13,56 м².
После чего фактическая стойкость рассчитывается по формуле:
C = (S x n) / 10000, (м²),
где S – площадь поперечного сечения одной заготовки, см²;
n – количество заготовок отрезанных пилой, шт.
Для заготовок из легированных, нержавеющих и инструментальных сталей теоретическая стойкость оценивается как 0,5–1,0 м² материала на 1 м. пог. полотна пилы.
При использовании недорогих и нежестких моделей станков консольного типа вышеуказанные параметры расчета теоретической стойкости следует уменьшать на 25-50%.
При пилении углеродистых конструкционных и легированных сталей твердосплавными пилами стойкость, как и производительность, возрастает в среднем в 2-3 раза. На это необходимо обращать особое внимание, так как стоимость такого инструмента в среднем в 3-4 раза выше по сравнению с биметаллическими пилами.
Что же касается труднообрабатываемых, жаропрочных, коррозионностойких, титановых и никелевых сплавов, то теоретическая стойкость рассчитывается как 0,2-0,5 м² материала на 1 м. пог. ленточного полотна.
Комментариев нет:
Отправить комментарий