Дисковая пила

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Мурашова Ирина Викторовна Поболь Игорь Леонидович Соколов Юрий Валентинович Паршуто Александр Эрнестович Хлебцевич Всеволод Алексеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Дисковая пила, включающая корпус, снабженный посадочным отверстием, и зубчатый венец, отличающаяся тем, что каждый зуб венца снабжен объемной коронкой из твердого сплава толщиной на поверхностях резания, равной 2-12 мм. 2. Дисковая пила по п. 1, отличающаяся тем, что толщина коронки на боковой поверхности трениясоставляет 20-40 от величины . 79822012.02.28 Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к инструментальной промышленности, и может быть использована в производстве дисковых пил,предназначенных для деревообработки. Дисковая циркулярная пила - инструмент с множеством зубьев для резки и распиловки твердых материалов, например древесины, пластика и др. Она представляет собой тонкий металлический диск с венцом, на рабочей кромке которого расположены зубья. Корпус пилы изготавливают из инструментальных сталей 9, ХВГ 1. Достоинство дисковой пилы, имеющей цельный корпус, заключается в возможности получать чистые, ровные, размерные, наклонные, продольные и поперечные пропилы в мягкой древесине. Недостаток рассматриваемой пилы проявляется в низкой стойкости режущей кромки зубьев, особенно при распиловке древесностружечных и полимеростружечных материалов. Они быстро тупятся и требуют частой заточки. Ближайшим техническим решением, принятым за прототип, является дисковая пила,включающая корпус, снабженный посадочным отверстием, и зубчатый венец, зубья которого снабжены твердосплавными напаянными элементами или образованы вставными ножами на основе металло-минералокерамических пластин ЦМ 332, либо твердосплавными вставками типа ВК 2. Материал корпуса диска - стали 40 и Ст 45, способ его соединения с твердосплавной напайкой выбирают в зависимости от формы, размеров и назначения инструмента. Недостатком дисковой пилы с твердосплавными напаянными элементами является низкая износостойкость спинки зуба и боковых поверхностей, а также хрупкий излом напаянных элементов при высоких нагрузках распиловки вследствие возникновения высоких температурных градиентов, что не позволяет проводить чистовую обработку материалов. В основу полезной модели поставлена техническая задача улучшения эксплуатационных свойств дисковой пилы за счет повышения ее износостойкости. Поставленная задача решена тем, что в дисковой пиле, включающей корпус, снабженный посадочным отверстием, и зубчатый венец, каждый зуб венца снабжен объемной коронкой из твердого сплава толщиной на поверхностях резания, равной 2-12 мм, а также тем, что толщина коронки на боковой поверхности трениясоставляет 20-40 от величины . Сущность заявляемого технического решения заключается в снижении температурных градиентов, возникающих в процессе работы пилы, что обеспечивает повышение износостойкости зубчатого венца. Снижение температурных градиентов достигается в основном за счет значительного увеличения площади контакта твердосплавной коронки с зубьями пилы, а также за счет более высоких значений теплостойкости материала коронки, термической стабильности и прочности поверхности наносимого материала по сравнению со сталью. По сравнению с прототипом контакт твердосплавного материала в заявляемом техническом решении осуществляется по всей площади зуба пилы, а не только по его передней кромке. Выбор пределов толщины коронкиот 2 до 12 мм обоснован как геометрическими параметрами зуба, так и пилы в целом. С увеличением диаметра пилы толщина коронки возрастает. Упрочнение поверхности коронкой толщиной менее 2 мм не обеспечивает возрастания ресурса работы инструмента и сравнимо со стойкостью пилы без коронки. Нанесение твердосплавной коронки толщиной от 2 до 6 мм обеспечивает увеличение срока эксплуатации пилы почти в 2 раза, качество реза высокое в течение всего срока использования инструмента. При упрочнении коронкой с величинойот 6 до 8 мм ресурс работы пилы увеличивается более чем в 2 раза. Такой же положительный эффект наблюдается и при упрочнении коронкой 8-12 мм. Увеличение толщины упрочняющего слоя более 12 мм не дает прироста стойкости пилы, а наоборот. Рост массивности коронки 2 79822012.02.28 приводит к ее скалыванию с режущей поверхности в результате ударных или неравномерных нагрузок в процессе эксплуатации. Экспериментально установлено, что максимальная стойкость пилы достигается, еслисоставляет 2040 от значения , т.е. толщины коронки на режущей кромке. При 10 и менее, увеличение стойкости пилы не наблюдалось. Исследования поверхности пилы показали, что в процессе резания происходит вырыв твердосплавного покрытия,структура слоя после работы неоднородная и имеет ярко выраженную ребристую поверхность. Упрочнение дисковой пилы при 20 показало, что ресурс работы возрастает почти вдвое по сравнению с прототипом. Структура коронки однородна, отслаивание покрытия в процессе эксплуатации не происходит. Поверхность после испытаний характеризуется отсутствием дефектов. Упрочнение пилы при 30 показало возрастание ресурса работы инструмента в 2,5 раза по сравнению с прототипом. Исследования после испытаний не выявили дефектов на поверхности зубцов, износ имеет равномерный характер. При 40 ресурс работы инструмента повышается более чем в 2 раза, поверхность покрытия однородна. Возрастание толщины оболочки на боковых поверхностях до 50 приводит к резкому снижению ресурса работы упрочненной пилы. Анализ поверхности коронки показал, что в процессе работы происходит отслаивание твердосплавного слоя от металлической основы, поверхность пилы выкрашивается, наблюдается вырыв металла на поверхности зубцов. Заявляемое техническое решение поясняется чертежами (фиг. 1-4), где фиг. 1 - общий вид дисковой пилы фиг. 2 - общий вид зуба дисковой пилы фиг. 3 - вид зуба в направлении фиг. 4 - фрагмент зубчатого венца дисковой пилы. Пила (фиг. 1) включает корпус 1, снабженный посадочным отверстием 2, и зубчатый венец 3 (фиг. 2). Каждый зуб 4 венца 3 имеет режущую кромку 5, боковые плоскости трения 6. Каждый зуб 4 снабжен коронкой из твердого сплава, выполненной в виде оболочки 7, толщиной , которая уменьшается от режущей кромки 5 к основанию зуба 8. Общий вид зуба в направлении - представлен на фиг. 3. На каждом остроконечном зубе 4 режущей поверхности дисковой пилы присутствует оболочковая твердосплавная коронка 7 с передней режущей кромкой 5 и углом резания(заострения) , а также боковые плоскости трения. Плоскость переточкиобразует задний угол резания(фиг. 4). Использование дисковой пилы напрямую связано с выбором геометрии углов заточки режущей кромки. Положительный угол заточки зубьев позволяет проводить качественный распил древесины, древесностружечных материалов, пластиков и т.п., отрицательные углы заточки обеспечивают высокое качество резания металлических материалов. Нанесение твердосплавной коронки на поверхность зуба не изменяет геометрии режущей кромки пилы, однако, учитывая большую площадь контакта, высокие прочностные и износостойкие свойства твердосплавной коронки, нагрев в зоне резания влияет на качество кромки незначительно. Уменьшение температуры в зоне резания также объясняется тем, что в процессе работы заявляемой пилы контакт обрабатываемого материала происходит с режущей кромкой,полностью заключенной в твердосплавную коронку, которая за счет более высоких значений теплопроводности позволяет пиле не перегреваться и отводит тепло в сердцевину материала, тем самым продлевая срок службы изделия. Также одной из особенностей упрочненного слоя является его структура, которая включает вольфрамовую основу с мелкодисперсными карбидами, а также кобальтовую связку, расположенную по границам зерен. Такой состав материала режущей поверхности обеспечивает высокие значения твердости, тепло- и износостойкости. 79822012.02.28 Испытания заявляемой дисковой пилы проводили в промышленных условиях Витебского ПЛХО ГЛХУ Глубокский опытный лесхоз. В качестве материала коронки использовали сплав ВК-8 3. Результаты испытаний приведены в таблице. Влияние характеристик упрочняющего покрытия на износостойкость дисковой пилы Стойкость упрочненной Толщина Толщина дисковой пилы до перезаПримечания,отточки, часов Характер износа неравномерный,1 30 16 выкрашивание коронки в процессе резания Износ равномерный в течение всей 2 30 38 эксплуатации пилы Износ равномерный, выкрашивание 6 30 45 не наблюдается Задиры на поверхности не образуют 12 30 50 ся, участки с выкрашиваниями отсутствуют 15 30 10 Образование сколов режущей кромки Полное истирание коронки на режу 6 10 14 щей поверхности, образование задиров в результате перегрева 6 20 42 Равномерный износ 6 40 47 Равномерный износ Образование сколов режущей кромки,6 50 18 отслаивание коронки прототип 20 Из таблицы видно, что повышение ресурса работы пилы обеспечивается в случае упрочнения режущей поверхности каждого зубца твердосплавной коронкой толщиной 212 мм и с соотношением толщины коронки на боковой поверхности тренияк значениюот 20 до 40 . Отслаивания оболочковой коронки не выявлено на всех режимах резания. Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные свойства дисковой пилы за счет увеличения ее износостойкости. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5