КАНАТНАЯ ПИЛА Российский патент 1994 года по МПК B28D1/12 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в режущих органах машин для добычи и механической обработки природного камня средней прочности.

Известна канатная пила, содержащая режущий эластичный элемент, свитый в бесконечную петлю, режущие элементы в виде втулок, укрепленных на несущем элементе с заданным шагом, и размещенные между ними разделительные элементы в виде пружин.

Недостатками устройства-прототипа являются сравнительно высокая себестоимость изготовления при относительно сложной конструкции; невысокая эксплуатационная надежность.

Цель изобретения - снижение себестоимости изготовления и повышение эксплуатационной надежности.

Цель достигается тем, что несущий элемент выполнен в виде проволоки из сплава никелида титана или свит из трех таких проволок, а режущие элементы выполнены отливкой из серого высокопрочного чугуна с образованием отбеленного наружного слоя, обработанного электроискровым способом, при этом режущие элементы закреплены на несущем элементе с помощью элемента под пружинами больше диаметра несущего элемента в месте насадки режущих элементов.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Канатная пила содержит несущую проволоку 1, концы которой соединены с образованием бесконечной петли. На проволоку нанизаны с шагом t режущие элементы 2 в виде цилиндрических втулок и закреплены посадкой с натягом. Между втулками размещены разделительные элементы 3 в виде цилиндрических пружин сжатия.

Втулки отлиты из высокопрочного чугуна, склонного к отбелу, при этом плоскость разъема литейной формы проходит вдоль образующих цилиндра, а поверхность литейной формы (кокиля) интенсивно охлаждается проточной водой. Поэтому поверхностный слой (стрелка А) режущего элемента имеет структуру белого чугуна, а сердцевина и посадочное место - структуру серого чугуна. Длина режущей втулки 2 обозначена b. Несущая проволока 1, выполняющая в работе функцию гибкой нити, может быть выполнена в виде одной проволоки из никелида титана марки Т45Н55 или в виде трехжильного каната двухсторонней свивки (того же наружного диаметра), свитого в бесконечную петлю.

D - наружный диаметр режущего элемента (втулки);
d₁ - внутренний диаметр втулки;
d₂ - номинальный диаметр несущего элемента (проволоки или каната);
d³ - наружный диаметр разделительных элементов - пружин.

П р и м е р. Канатная пила выполнена из нижеперечисленных материалов и имеет следующие размеры. Проволока 1 изготовлена из одной проволоки марки Т45Н55 толщиной d₂=4 мм (в состоянии поставки). Режущий элемент 2 изготовлен из чугуна следующего химсостава, мас. %: С 2,8-3,6; Si 0,5-0,8; Mn 0,4-0,6; железо остальное . При относительно быстром остывании поверхности отливки этот чугун, склонный к отбеливанию, образует поверхностный слой с твердостью 500-700 ед. НВ. Особо высокую твердость поверхности рабочего элемента 850 НВ можно получить, используя чугун с содержанием 0,7-1,8 мас.% бора. Для увеличения шероховатости рабочей поверхности А ее подвергают электроискровой обработке известными способами до получения высоты микронеровностей 300-600 мкм. Шероховатость получается в результате разрушения металла (белого чугуна) импульсным разрядом, возникающим при движении электрода - катода (можно применить щеточный электрод) по поверхности обрабатываемого металла, покрытого небольшим слоем жидкости (масла или керосина).

Элемент 3 изготовлен из стальной проволоки диаметром 1,6 мм и при сборке свободно надет на проволоку 1. При интенсивном охлаждении водой возможен вариант пилы без этого элемента.

Посадка с натягом детали на деталь осуществляется следующим образом.

Чугунные втулки 2 после отливки подвергаются механической обработке по внутреннему диаметру до размера d₁=3,9+0,6 мм (зенкером, затем разверткой).

Проволока из нитинола марки Т45Н55 с диаметром 4 мм (в состоянии поставки) нагревается до температуры не ниже 500-550^оС, растягивается (или пропускается через фильеры) до временного диаметра d₂=3,7-3,8 мм и в этом состоянии медленно охлаждается, "запоминающая" диаметр 3,7-3,8 мм. После сборки гирлянды: проволока - режущие цилиндры - пружины вся гирлянда нагревается приблизительно до 100^оС (например, при воздействии горячей воды) - можно в бухте для компактности. При этом мгновенно проволока "вспоминает" свой первоначальный диаметр (номинал 4 мм с минусовым допуском) в состоянии поставки и происходит прессовая (с натягом) посадка каждого режущего элемента 2 на проволоку 1. Кроме этого фактическое значение величины d₂ оказывается большим под пружиной, чем под втулкой, что создает дополнительное сопротивление сдвигу втулки вдоль проволоки при работе пилы.

Пружина 3 фактически служит при сборке гирлянды разметочным элементом (дистанционной втулкой), обеспечивая одинаковые расстояния между режущими втулками, а при работе пилы является водоудерживающим элементом, одновременно предохраняя поверхность каната от абразивного износа.

Конструктивные параметры заявляемой канатной пилы: длина рабочего контура 16-20 м; диаметр несущего элемента в виде одной проволоки или каната d = 4 мм; размеры режущих элементов: наружный диаметр D=11 мм, длина b = 10-12 мм; толщина абразивного слоя ≈ 1-2 мм; шаг установки режущих элементов t = 16-35 мм; длина разделительного элемента 6-25 мм; наружный диаметр разделительных элементов d₃= 7,2-9,0 мм; число режущих элементов на одном рабочем контуре 500-1000; зернистость абразивного шероховатого слоя 500/250.

При распиловке камня натяжение каната должно составлять 2,5 кН. Блок устанавливают на станочную тележку, рабочую подачу осуществляют опусканием шкивов с канатом на распиливаемый блок. Скорость рабочей подачи при распиловке мрамора средней твердости составляет 800-1000 мм/ч, при этом подается охлаждающая вода в количестве 10-30 л/мин. Благодаря уникальным свойствам материала несущего элемента (сплава никелида титана) предлагаемое устройство повышает эксплуатационные свойства: надежно крепление режущих элементов и большое количество (10⁷-10⁸) циклов перегибов, выдерживаемых канатом без разрушения.

Дешевые режущие элементы из отбеленного серого чугуна позволяют экономить алмазы и более технологичны в изготовлении.

Область использования: в горной промышленности при алмазно-канатной распиловке камня, в основном мрамора. В качестве режущих элементов применены цилиндрические втулки, отлитые из серого чугуна с отбеленным слоем по их периферии, несущий канат выполнен из проволоки сплава никелида титана. Рабочая поверхность режущих элементов обработана электроискровым методом для получения шероховатости. 1 ил.

КАНАТНАЯ ПИЛА, содержащая несущий эластичный элемент, свитый в бесконечную петлю, режущие элементы в виде втулок, укрепленных на несущем элементе с заданным шагом, и размещенные между ними разделительные элементы в виде пружин, отличающаяся тем, что, с целью снижения себестоимости изготовления и повышения эксплуатационной надежности, несущий эластичный элемент выполнен в виде проволоки из сплава никелида титана или свит из трех таких проволок, а режущие элементы выполнены отливкой из серого высокопрочного чугуна с образованием отбеленного наружного слоя, обработанного электроискровым способом, при этом режущие элементы закреплены на несущем элементе с помощью посадки с натягом, а диаметр несущего элемента под пружинами больше диаметра несущего элемента в местах посадки режущих элементов.