Дисковые пилы

Качественное резание ножницами сложных профилей без заметного смятия возможно с применением фасонных ножей, но и то не всегда. Поэтому применяют в этих случаях пилы. Различают пилы для горячего и холодного резания. Для горячего резания при температурах 800-1100 обычно применяют диски с острыми зубьями (типа «волчий зуб»), а для холодного - с мелкими притупленными зубьями или гладкие - пилы трения. Окружная скорость зубьев пилы назначается в пределах 100-120м/с. и ограничивается прочностью диска. Диаметр дисков лежит в пределах 800-2300мм. Толщина диска определяется соотношениями:

S=(0,18-0,2) или S=(1/160)D.

Диаметр новых дисков принимается на 5-10% больше. Материал дисков – сталь с σ_в=80-95 кг/мм² (сталь 65Г)

Диаметр планшайб составляет (0,35-0,45)D, где D- диаметр диска пилы.

При горизонтальной подаче пилы необходимо, чтобы планшайба, крепящая диск, проходила свободно над наибольшей разрезаемой штукой, причем нижняя кромка диска должна быть ниже уровня роликов рольганга не менее чем на 40-80 мм.( для переточенных дисков).

Растягивающие напряжения в диске пилы при его вращении, выполненного из стали определяются:

, мПа,

где - окружная скорость диска. Допускаемы напряжения обычно принимают равным 160 мПа.

По конструкции механизма подачи диска на металл различают пилы:

а)маятниковые;

б) салазковые;

в) рычажные;

г) роторные.

Маятниковые пилы (рисунок 64) нашли широкое применение для резки сортовых профилей относительно небольшого сечения.

1-станина; 2-маятник; 3-диск; 4электродвигатель; 5-клиноременная передача; 6- механизм подачи; 7-ось; 8кожух.

Рисунок 64–Маятниковая пила.

Пила состоит из С-образной станины, внутри которой на оси подвешен маятник с установленным на нем механизмом вращения диска. Диск вращается от клиноременной передачи и подается на металл электромеханическим приводом с реечной передачей. Ввиду движения маятника по дуге, реечный редуктор выполнен качающимся относительно вала реечной шестерни. Для регулирования скорости подачи применяется электродвигатель постоянного тока.

Салазковые пилы (рисунок 65) наиболее распространены. Они позволяют производить резку не только широких профилей, но и металл простого поперечного сечения пачками. Режущий диск устанавливают на салазках, перемещающихся в сторону рольганга механизмом подачи по направляющим скольжения или по роликам. Диск приводится во вращение клиноременной передачей или непосредственно от двигателя через зубчатую муфту. Привод подачи диска включает реечную передачу, заключенную в станине, червячно-цилиндрический редуктор и электродвигатель постоянного тока.

1- салазки, 2- зубчатая рейка, 3- диск, 4- заготовка, 5- рольганг, 6- крышка, 7-клин; 8- станина; 9- двигатель механизма подачи, 10- механизм передвижения пилы

Рисунок 65- Салазковая пила.

Очень важно, чтобы направление перемещения диска точно совпадало с его плоскостью. При установке салазок на направляющих скольжения происходит их интенсивный износ, и следовательно нарушается перпендикулярность реза. Поэтому применение роликов, направляющих ход салазок, целесообразен.

В отличие от маятниковых, салазковые пилы могут выполняться передвижными. Они устанавливаются на специальные направляющие, расположенными вдоль фронта рольганга. В вертикальной плоскости к направляющим прикреплены рейки, а на самой пиле установлен привод ее передвижения с червячным редуктором и реечной шестерней на выходном валу. При расположении нескольких пил в ряд создается возможность одновременной резки и резка полос разной длины.

В последнее время начались использоваться рычажные пилы с приводным механизмом Чебышева (рисунок 66). На основании пилы шарнирно на подшипниках качения устанавливаются три или четыре рычага, верхние части которых соединены с верхним строением пилы. Двигатель вращения диска установлен на верхнем строении соосно с диском. Соотношение размеров задних и передних рычагов принято таким образом, что при повороте вала задних рычагов траектория движения режущей кромки зубьев осуществляется по прямой линии на участке резания. Привод подачи осуществляется от двигателя постоянного тока через цилиндрический редуктор. Для уравновешивания верхнего строения на приводном валу закреплен рычаг с контрогрузом.

Пила имеет меньшую массу по отношению к салазковым пилам, качество реза выше в связи с отсутствуют быстроизнашивающихся направляющих.

1-нижнее строение; 2- верхнее строение; 3- диск, 4- передние рычаги; 5- задние рычаги; 6- контргруз.

Рисунок 66- Рычажная пила с приводным механизмом Чебышева

Для резки горячего проката крупных сечений (200*200 ÷ 300*300) с пределом прочности до 120 мПа при 900÷1000С применяются роторные дисковые пилы ВНИИМетМаша (рисунок 67). Диск пилы имеет диаметр 2000÷2500мм., его толщина

10÷12 мм., шаг зубьев 50÷100мм. Окружная скорость вращения диска 80÷120 м/сек при скорости подачи на металл до 1м/с.

1- натяжной блок, 2- рычаг-водило, 3- кожух, 4- контр груз, 5- диск, 6- ремень, 7- заготовка.

Рисунок 67- Роторная пила

Подшипники диска установлены на конце сбалансированного рычага-водила, вал которого находится в подшипниках и приводится от электродвигателя постоянного тока мощностью 110÷400 кВт через клиноременную передачу с натяжным роликом. Электродвигатель водила работает в режиме запусков.

5.3.1. Расчет дисковых пил.

При резании металлов на дисковых пилах в зоне контакта на диск действуют окружное усилие Р и радиальное R.(рисунок 68).

Рисунок 68-Схема к расчету дисковой пилы

Окружное усилие Р во время резания можно выразить:

,

где m – толщина стружки, снимаемая каждым зубом пилы,

s – ширина прорези (принимается равной толщина диска плюс 2÷4мм),

l – длина соприкосновения диска с разрезаемым металлом,

t – шаг зубьев,

а –работа резания, отнесенная к 1мм³ снимаемой стружки, принимается на основании опытных данных по соотношению:

а=(40÷60)σ_в , мПа,

где σ_в – предел прочности разрезаемой полосы, мПа.

Толщина стружки, снимаемой диском пилы, определяется скоростью вращения диска , величиной подачи u и толщиной заготовки h.

,

тогда

Как видно из вышеприведенной формулы на окружное усилие влияет не только прочность разрезаемого металла и размеры прорези, но и соотношение скоростей подачи и вращения диска. Для уменьшения окружного усилия скорость вращения диска принимают максимально возможной исходя из прочности диска, а скорость подачи рассчитывается на основании опытных данных производительности Q_п при резании в зависимости от предела прочности разрезаемого материала и температуры

( таблица № 3) :

Производительность пил при различных температурах и прочности металла

Таблица № 3

t,C°	Qп, мм2/с	, мПа
750-900	2000-3000	100-80
900-1000	3000-4000	80-50
1000-1100	4000-6000	50-40

При резании сложных профилей высота сечения меняется, поэтому для пил, у которых скорость подачи постоянная, необходимо определить максимальную высоту контакта диска с профилем. Определение высоты разрезаемого сечения производят вычерчиванием различных положений диска при подаче его на металл. Чертеж выполняется в одном масштабе для диска и разрезаемого металла (рисунок69 ). На приведенном рисунке максимальная высота разрезаемого сечения 40мм в месте сопряжения стенки балки с полкой. Для пил, с регулировкой скорости подачи в зависимости от нагрузки, мгновенное значение скорости будет определяться изменением текущей высоты профиля.

Максимальная требуемая мощность двигателя механизма вращения будет равна:

Рисунок 69–Схема к расчету дисковой пилы при резании двутавровой балки.

Выбранный двигатель механизма вращения диска проверяется на допустимое время разгона, которое не должно превышать 10 секунд. При резании дисковой пилой диск надо прижимать к разрезаемому металлу с усилием Q (Рисунок 68). Величина этого усилия определяет мощность двигателя механизма подачи и зависит от соотношения тангенциальной Р и нормальной R сил , угла контакта диска с металлом α. На основании опытных данных R=(8÷15)Р для горячего резания стали. R=5Р – для горячего резания дюралей.

Проекция сил Р и R на горизонталь определит усилие подачи:

Q=Rcosα- Psinα,

Необходимая мощность двигателя подачи диска определится:

где - КПД привода механизма подачи.

В качестве двигателей привода механизма подачи могут использоваться асинхронные (при постоянной скорости подачи) или шунтовые (независимого возбуждения) электродвигатели с регулированием чисел оборотов, что позволяет более эффективно резать широкий сортамент прокатных профилей. Выбранный двигатель механизма подачи диска проверяется на перегрузку и нагрев с учетом цикла порезки. С целью сокращения цикла порезки практикуют ускоренную подачу диска до момента встречи диска с металлом и возврата его в исходное положение (рисунок 70).

u

t

t₁ t₂ t₃ t₄ t₅

t₆ t₇

t₈ t₉ t₁₀ t₁₁

T_цик

Рисунок 70– Скоростная диаграмма механизма подачи пилы

На скоростной диаграмме приняты следующие обозначения:

t₁ -время разгона двигателя;

t₂ - время подачи диска до встречи с металлом с постоянной скоростью;

t₃ - время замедления скорости подачи до встречи диска с металлом;

t₄ - время резания металла с постоянной скоростью;

t₅ - время движения диска после окончания резания с постоянной скоростью;

t₆ - время остановки двигателя;

t₇ - время паузы после окончания рез;

t₈ - время разгона двигателя для движения диска назад;

t₉ - время движения диска назад с постоянной скоростью;

t₁₀ - время торможения двигателя;

t₁₁ - время паузы между резами;

T_цик – время цикла.

Время разгона, торможения определяются исходя из установленных скоростей и ускорений. Время движения с постоянной скоростью определяется величиной хода диска пилы L от начала реза до его окончания (см. рисунок 69), полным ходом диска, а также его перемещением до момента встречи с металлом.