СПОСОБ НАТЯЖЕНИЯ ДИСКА ПИЛЫ Российский патент 1995 года по МПК B23D63/00 B23D63/18 

Изобретение относится к режущему инструменту, а именно к способу подготовки диска пилы, обеспечивающему его устойчивость при эксплуатации в круглопильном станке.

Известен способ натяжения диска пилы, заключающийся в создании остаточных напряжений в диске пилы проковкой, вальцеванием или другими способами [1] Для этого при обработке (проковке, вальцевании) средней зоны диска пилы в ней создаются напряжения сжатия, которые приводят к образованию в периферийной зоне напряжений растяжения.

Степень натяжения диска при создании остаточных напряжений обычно ограничена критическим напряженным состоянием диска. При превышении его диск теряет устойчивость плоской формы равновесия и принимает тарельчатую форму. Диск пилы проковывают (вальцуют) в свободном состоянии, без зажатия пильными фланцами, поэтому и критическое напряженное состояние относится к этим условиям. Эффективность такого натяжения диска, оцениваемое увеличением минимальной критической частоты вращения n_кр^min, составляется 25-40% и зависит от используемого диаметра зажимных пильных фланцев в круглопильном станке.

Известен способ повышения эффективности натяжения диска пилы [2] заключающийся в том, что диск пилы проковывают (вальцуют), переходя критическое напряженное состояние, а для устранения образующейся тарельчатости диска подбирают соответствующую скорость вращения. В этом случае для обычно используемых на практике скоростей резания 40-60 м/с возможно дополнительно повысить эффект проковки (вальцевания) на 20-30%
Однако подготовка диска созданием остаточных напряжений до закритического напряженного состояния (с приданием диску тарельчатости) приводит ко многим неудобствам. Главные из них состоят в том, что пилу с диском тарельчатой формы трудно затачивать, контролировать ее состояние, устанавливать в круглопильный станок. Потребуется усложнение конструкции направляющих (ограничителей отклонения) пил в круглопильном станке. Поэтому такой способ натяжения пил пока не получил промышленного применения.

Изобретение направлено на повышение эффективности натяжения диска пилы.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе натяжения диска пилы, включающем создание напряжений растяжения в периферийной его зоне, напряжения создаются в два этапа: до критического начального напряженного состояния свободного диска созданием остаточных напряжений, например проковкой или вальцеванием; до закритического напряженного состояния созданием временных напряжений, например нагревом средней зоны вращающегося диска пилы, установленного в круглопильном станке.

Для повышения эффективности временных напряжений нагрев вращающегося диска ведут в зоне, ограниченной окружностью с радиусом, равным 0,65 от радиуса пилы, причем температура нагрева не должна превышать величины, вызывающей возникновение термопластических деформаций в диске, а рабочая скорость вращения должна обеспечивать устранение его тарельчатости, вызванной временными напряжениями от нагрева.

Использование для натяжения диска комбинации напряжений остаточных (на докритической стадии) и временных (на закритической стадии) позволяет после снятия пилы с пильного вала круглопильного станка иметь диск плоской формы. Это не усложняет заточку зубьев, выполнение контрольных операций и установку пилы в круглопильный станок, что имеет место, если натяжение диска ведется до закритического состояния (образование тарельчатости) с использованием только остаточных напряжений. Эффективность же такого комбинированного натяжения достаточно высокая. Ограничение зоны временного нагрева вращающегося диска окружностью с относительным радиусом 0,65 объясняется следующим. При нагреве диска в зоне, ограниченной окружностью с относительным радиусом 0,65 минимальная критическая частота вращения n_кр^min повышается, а при превышении его и вхождении в периферийную зону диска уменьшается. Цель же натяжения диска максимально возможно увеличить минимальную критическую частоту вращения диска n_кр^min. Ограничение повышения температуры нагрева термопластическими процессами связано с недопустимостью возникновения остаточных напряжений после нагрева.

П р и м е р. Пила диаметром 800 мм, толщиной 2,8 мм, провальцованная по окружности с относительным радиусом 0,8 до критического начального напряженного состояния и зажатая фланцами диаметром 160 мм, имеет минимальную критическую частоту вращения n_кр^min=1980 мин^-1. По сравнению с невальцованным диском, имеющим нулевое начальное напряженное состояние и n_кр^min=1424 мин^-1, эффект вальцевания составил 39% После установки пилы в круглопильный станок, зажатия фланцами диаметром 160 мм, включения привода пильного вала и при нагреве по кольцевой зоне со средним радиусом 0,5 от радиуса пилы, зафиксированы следующие результаты. При медленном вращении (условно состояние близкое к статическому) и нагреве до критического напряженного состояния (начало образования тарельчатости) диск выдерживал избыточную температуру (превышающую температуру фланцев) 11^оС и при этом минимальная критическая частота вращения n_кр^min возросла до 2142 мин^-1 (на 8%).

При продолжении нагрева и достижении 100^оС имело место закритическое напряженное состояние с образованием тарельчатости диска. Для ее устранения была необходима рабочая частота вращения не менее 2386 мин^-1, причем минимальная критическая частота вращения увеличилась уже до 3284 мин^-1, т.е. по сравнению с исходным состоянием (ненагретой, но прокованной пилы) суммарный эффект натяжения диска составил 65% причем за счет перехода в закритическое напряженное состояние 8% После прекращения действия временных напряжений и снятия пилы с пильного вала диск ее был плоским, что не затрудняло ее последующую переподготовку и установку.

Таким образом, использование для натяжения диска комбинации остаточных и временных напряжений в определенной последовательности с доведением их до определенного уровня позволяет получить кроме основного эффекта, выражающегося в повышении минимальной критической частоты вращения n_кр^min, два дополнительных: во-первых, переход в закритическое напряженное состояние при нагреве осуществляется при пониженных температурах из-за наличия в диске остаточных напряжений; во-вторых, после снятия пилы с пильного вала круглопильного станка и прекращения действия временных напряжений диск имеет плоскую форму, что не усложняет выполнение последующих операций (заточка зубьев, контроль состояния диска и т.д.) по сравнению со случаем, если бы диск имел тарельчатую форму.

Использование: изобретение относится к режущему инструменту, а именно к способу подготовки диска пилы с целью обеспечения его устойчивости при эксплуатации. Сущность изобретения: создание напряжений растяжения в периферийной зоне диска пилы в два этапа: до критического начального напряженного состояния свободного диска созданием остаточных напряжений, например проковкой или вальцеванием; до закритического напряженного состояния созданием временных напряжений, например нагревом средней зоны вращающегося диска пилы. 1 з. п. ф-лы.

1. СПОСОБ НАТЯЖЕНИЯ ДИСКА ПИЛЫ, включающий создание напряжений растяжения в периферийной его зоне, отличающийся тем, что напряжения создаются в два этапа: до критического начального напряженного состояния созданием остаточных напряжений, например, проковкой или вальцеванием, до закритического напряженного состояния созданием временных напряжений, например, нагревом средней зоны вращающегося диска пилы, установленной в круглопильном станке. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев вращающегося диска ведут в зоне, ограниченной окружностью 0,65 радиуса пилы, причем температура нагрева не должна превышать величины, вызывающей возникновение термопластических деформаций в диске, а рабочая частота вращения должна обеспечивать устранение его тарельчатости, вызванной временными напряжениями от нагрева.