ЦИРКУЛЯРНАЯ ПИЛА ДЛЯ РЕЗКИ МЕТАЛЛА
CIRCULAR SAW FOR METAL CUTTING

Область техники
Изобретение относится к циркулярной пиле для резки металла, используемой для резки металлических материалов, таких как стальные трубы, а также для разного вида обработки резанием.
Уровень техники
Известна циркулярная пила, имеющая пластинки одной высоты, расположенные вдоль внешней окружности диска основания на заданном шаге одна от другой, срезы для уменьшения ширины стружки, сформированные с обеих сторон задних поверхностей пластинок, расположенных по внешней окружности, и канавки для расколки стружки, расположенные на центральных частях упомянутых задних поверхностей (опубликованная заявка на выдачу патента Японии № 2008-142808, B23D61/04).
При этом на данной циркулярной пиле указанные срезы для уменьшения ширины стружки имели достаточную ширину для захватывания возможного расширения стружки в поперечном направлении, и указанные канавки для расколки стружки имели достаточную глубину для захватывания максимальной толщины стружки.
Кроме того, известна циркулярная пила для резки металла, имеющая зубья, сформированные вдоль внешней окружности диска основания на заданном расстоянии друг от друга, и пластинки, прикрепленные к каждому зубу, но отличающаяся канавками для расколки стружки, сформированными на указанных задних поверхностях каждой указанной пластинки по внешней окружности, и фасками, сформированными в виде поверхностей, линейно расширяющихся по заданным параметрам ширины на гранях, образованных между указанной задней поверхностью пластинок по внешней окружности и двумя боковыми задними поверхностями (опубликованная заявка на выдачу патента Японии № 2012-56067, B23D61/04). При этом упомянутые фаски сформированы в виде поверхности, линейно расширяющейся со стороны указанной передней поверхности указанной пластинки в противоположном направлении.
Как сказано выше, в отношении традиционной циркулярной пилы для резки металла в качестве средства для обработки возникающей при резании стружки широкое применение находит канавка для расколки стружки, выполненная на задней поверхности пластинки по внешней окружности; кроме того, на задней поверхности пластинки по внешней окружности и на боковых поверхностях пластинки с целью снижения сопротивления при резании проводятся обработка наклонной поверхности, снижающей сопротивление удару от обрабатывающего материала, обработка для уменьшения площади соприкосновения и т.д.
Но в последние годы имела место та проблема, что при резании и резке материала из двухфазной нержавеющей стали, содержащей Ni, Cr и Mn в большой концентрации, и материала S13Cr для изготовления муфтовой обсадной трубы нефтяного стандарта требовалась повышенная прочность режущей кромки, чему не могли в достаточной мере отвечать циркулярные пилы вышеуказанной конструкции.
Кроме того, имелась описанная ниже проблема, когда обрабатываемым материалом является стальная труба. Поверхность стальной трубы с целью придания особо высокой коррозионной стойкости подвергают традиционному цинкованию, но с добавкой алюминия. При резании такой трубы из-за тепла, выделяющегося при резании, расплавляется слой указанной металлизации и стружка, прилипшая к расплавленному слою, легко сцепляется с указанными пластинками циркулярной пилы.
Кроме того, известна циркулярная пила, в которой пластинки прикреплены винтами к зубам-держателям, расположенным вдоль внешней окружности диска основания. Из-за пониженной прочности крепления этих пластинок упомянутая циркулярная пила имела тот недостаток, что в рабочем режиме пластинки могли легко сломаться или отпасть.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение, как показано ниже, относится к циркулярной пиле для резки металла, а также способу ее изготовления.
Итак, в основной состав настоящего изобретения входит циркулярная пила для резки металла, содержащая выступающие наружу зубья, размещенные вдоль внешней окружности диска основания на постоянном расстоянии друг от друга, и пластинки, прикрепленные в пазах, сформированных на боковых относительно направления вращения поверхностях упомянутых зубьев; и отличающаяся тем, что режущая кромка пластинки имеет почти дугообразно-вогнутую форму, на центральной части передней поверхности, находящейся книзу от упомянутой режущей кромки, сформирован впалый стружколом, с обеих боковых сторон упомянутого впалого стружколома выполнены первые боковые стенки, книзу от указанного впалого стружколома выполнена лунка, которая стоит в ряд с упомянутым впалым стружколомом и имеет почти дугообразно-вогнутый профиль, с обеих сторон упомянутой лунки сформированы вторые боковые стенки, стоящие книзу и в ряд с указанными первыми боковыми стенками, при этом посредством формирования толщины упомянутых вторых боковых стенок шире толщины первых боковых стенок сформированы на нижних краях обеих первых боковых стенок угловые части, противостоящие друг другу и придающие нижней части указанного впалого стружколома сужающуюся форму.
Один из объектов настоящего изобретения отличается тем, что в отношении вышеуказанной циркулярной пилы для резки металла указанный впалый стружколом сформирован коническим.
Еще один из объектов настоящего изобретения отличается тем, что в отношении указанной циркулярной пилы на указанном впалом стружколоме ширина первых боковых стенок находится в пределах 9-20 % от ширины режущей кромки пластинки, а глубина указанного стружколома находится в пределах 6-18 % от ширины указанных первых боковых стенок.
Также один из объектов настоящего изобретения отличается тем, что в отношении указанной циркулярной пилы вторые боковые стенки, начиная с указанных угловых частей, книзу имеют поднимающиеся наклоны.
Кроме того, один из объектов настоящего изобретения отличается тем, что указанные вторые боковые стенки, начиная с указанных угловых частей, книзу имеют поднимающиеся наклоны и от упомянутых поднимающихся наклонов книзу имеются спускающиеся наклоны, до конца которых сформирована указанная лунка с почти дугообразно-вогнутым профилем, стоящая в ряд с указанным впалым стружколомом.
Также еще один из объектов настоящего изобретения отличается тем, что книзу от указанной лунки с почти дугообразно-вогнутым профилем, стоящей в ряд с указанным впалым стружколомом, и от вторых боковых стенок сформирована вогнутая поверхность, стоящая в ряд с упомянутыми вторыми боковыми стенками, и на вершине, сформированной на нижнем крае упомянутой вогнутой поверхности, выполнена направляющая часть стружки почти дугообразно-вогнутой формы, находящаяся напротив указанной лунки.
Способ изготовления вышеуказанной циркулярной пилы для резки металла, к которой относится настоящее изобретение, отличается тем, что после отделки пластинки со стружколомом посредством формовочного процесса, формующего заготовку в первоначальный вид пластинки путем спекания, процесса формирования, формирующего сформованную спеканием заготовку путем полирования в пластинки со стружколомом и процесса нанесения покрытия, подвергающего поверхности сформированной полированием пластинки со стружколомом физическому осаждению из газовой фазы или химическому осаждению из газовой фазы, производят процесс посадки, сажающий упомянутую отделанную пластинку со стружколомом в паз, и процесс соединения, прикрепляющий посаженную пластинку со стружколомом к пазу.
Другой способ изготовления вышеуказанной циркулярной пилы для резки металла, к которой относится настоящее изобретение, отличается тем, что имеются формовочный процесс, формующий заготовку в первоначальный вид пластинки путем спекания, процесс посадки, сажающий указанную сформованную спеканием заготовку в паз, процесс соединения, прикрепляющий указанную посаженную заготовку к пазу, процесс формирования, формирующий указанную прикрепленную заготовку путем полирования в пластинку со стружколомом, и процесс нанесения покрытия, подвергающий поверхности указанной сформированной полированием заготовки физическому осаждению из газовой фазы или химическому осаждению из газовой фазы.
Еще один из методов изготовления вышеуказанной циркулярной пилы для резки металла, к которой относится настоящее изобретение, отличается тем, что в процессе соединения указанного каждого способа в отношении стороны диска основания приближают катушку-источник тепла для пайки твёрдым припоем непосредственно к упомянутому диску основания, в то время как в отношении стороны пластинки со стружколомом между упомянутой пластинкой со стружколомом и указанной катушкой-источником тепла для пайки твёрдым припоем вставляют охладитель.
Варианты осуществления изобретения поясняются чертежами, однако изобретение не ограничивается этими вариантами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид спереди части внешней окружность циркулярной пилы для резки металла в варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - увеличенный вид в косоугольной проекции части с зубом на циркулярной пиле в варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 - увеличенный вид в косоугольной проекции пластинки, стоящей в пазу циркулярной пилы в варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 - блок-схема, показывающая технологические процессы изготовления циркулярной пилы в варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 5 - вид в косоугольной проекции части с зубом, показывающий суть соединения пластинки в отношении способа изготовления циркулярной пилы в варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 6 - увеличенный вид спереди части с зубом, показывающий операцию соединения пластинки в отношении циркулярной пилы в варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 7 - увеличенный вид, показывающий отношение ширины первых боковых стенок и отношение глубины впалого стружколома к ширине первых боковых стенок в отношении пластинки циркулярной пилы в варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 8 - диаграмма, показывающая способность обработки металлов резанием в отношении глубины DL впалого стружколома к ширине FL первых боковых стенок в условии ширины WL режущей кромки на пластинке циркулярной пилы в варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 9 - блок-схема, показывающая другой процесс изготовления циркулярной пилы в варианте осуществления настоящего изобретения;
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1 –3, в отношении циркулярной пилы 1, к которой относится данный вариант осуществления изобретения, вдоль внешней окружности диска основания 2 на постоянном расстоянии друг от друга размещены выступающие наружу зубья 3, на боковых относительно направления вращения (направления стрелки) поверхностях которых сформированы пазы 4, в которых прикреплены пластинки 5.
В отношении циркулярной пилы 1, к которой относится данный вариант осуществления изобретения, режущая кромка 5а пластинки 5 имеет почти дугообразно-вогнутую форму, на центральной части передней поверхности 6, расположенной книзу от упомянутой режущей кромки 5а сформирован впалый стружколом 7, с обеих боковых сторон упомянутого впалого стружколома 7 выполнены первые боковые стенки 8, книзу от указанного впалого стружколома 7 выполнена лунка 9, которая стоит в ряд с упомянутым впалым стружколомом 7 и имеет почти дугообразно-вогнутый профиль. С обеих сторон упомянутой лунки 9 сформированы вторые боковые стенки 11, стоящие книзу и в ряд с указанными первыми боковыми стенками 8, при этом посредством формирования толщины указанных вторых боковых стенок 11 шире толщины первых боковых стенок 8 на нижних краях обеих первых боковых стенок 8 формируется угловые части 12, противостоящие друг другу, и обе угловые части 12 придают нижней части указанного впалого стружколома сужающуюся форму.
В данном варианте осуществления изобретения указанный впалый стружколом 7 сформирован коническим. Кроме того, указанные вторые боковые стенки 11, начиная с указанных угловых частей 12, книзу имеют поднимающиеся наклоны 11а, а далее, начиная с упомянутых поднимающихся наклонов 11а, книзу имеют спускающиеся наклоны 11b, до конечной части которых сформирована указанная лунка 9.
Кроме того, в данном варианте осуществления изобретения книзу от указанной лунки 9 и вторых боковых стенок 11 сформирована вогнутая поверхность 13, стоящая в ряд с упомянутыми вторыми боковыми стенками 11, на вершине 13а, сформированной на нижнем крае упомянутой вогнутой поверхности 13, выполнена направляющая часть стружки 14, находящаяся напротив указанной лунки 9 и имеющая почти дугообразно-вогнутый профиль.
В отношении циркулярной пилы 1 для резки металла, к которой относится данный вариант осуществления изобретения, с вышеуказанной конструкцией сначала впалым стружколомом 7, сформированным в центре передней поверхности 6, стоящей книзу в ряд с режущей кромкой 5а с почти дугообразно-вогнутым профилем, производится врезание вогнутой формы в поверхность обрабатываемого материала, при этом благодаря первым боковым стенкам 8, выполненным стоймя с обеих сторон впалого стружколома 7 указанная режущая кромка 5а, не шатаясь, крепко и надежно захватывает обрабатываемую поверхность и в результате этого образуется стружка вогнутой формы.
Далее, при врезании на дугообразной вогнутой лунке 9 указанной пластинки 5 посредством угловых частей 12, находящихся на границе между упомянутой лункой 9 и указанным впалым стружколомом 7 начнется новое врезание, более суженное, чем при врезании на указанном впалом стружколоме 7, затем на указанной дугообразной вогнутой лунке 9 обе стороны вогнутой стружки, полученной на указанном впалом стружколоме 7, встанут перпендикулярно, упомянутая стружка СР, приобретя туго завитую форму, будет легко отведена из выемки 10 упомянутой циркулярной пилы 1.
Итак, как показано на фиг.2, в результате вышеуказанного последовательного резания в отношении обрабатываемого материала посредством циркулярной пилы 1 для резки металла в данном варианте выполнения изобретения стружка СР приобретает туго завитую форму. К тому же стружка СР, образующаяся в результате последовательного резания посредством указанного впалого стружколома 7 и стоящей в ряд с ним дугообразной вогнутой лунки 9, благодаря указанным первым боковым стенкам 8 и следующим за ними вторым боковым стенкам 11 не будет колебаться в поперечном направлении, стабильно приобретя прямую в продольном направлении завитую форму, и будет плавно отведена.
Далее, как показано на фиг. 4 и 5, будет дано пояснение способа изготовления циркулярной пилы 1 для резки металла, к которой относятся вышеизложенные варианты. В отношении циркулярной пилы 1, как изложено выше, вдоль внешней окружности диска основания 2 на постоянном расстоянии друг от друга размещены выступающие наружу зубья 3, на боковых относительно направления вращения (направления стрелки) поверхностях которых сформированы пазы 4, к которым прикреплены в одно целое пластинки 5 посредством пайки твёрдым припоем. И в данном варианте выполнения указанный диск основания 2 сделан из углеродистой инструментальной стали или из легированной инструментальной стали, указанная пластинка 5 сделана из твердого сплава, углеродистой инструментальной стали или быстрорежущей инструментальной стали и поверхности указанной пластинки подвергнуты металлизации СТ посредством физического или химического осаждения из газовой фазы, т.е. PVD или CVD.
Способ изготовления указанной циркулярной пилы 1 для резки металла состоит из формовочного процесса (S4001), формующего заготовку в первоначальный вид указанной пластинки 5 путем спекания, процесса формирования (S4002), формирующего сформованную спеканием указанную заготовку путем полирования в пластинку 5 со стружколомом, процесса нанесения покрытия (S4003), подвергающего поверхности сформированной полированием пластинки 5 со стружколомом физическому осаждению из газовой фазы или химическому осаждению из газовой фазы, т.е. PVD или CVD, и тем самым завершающего отделку упомянутой пластинки 5 со стружколомом, процесса посадки (S4004), сажающего указанную отделанную пластинку 5 со стружколомом в паз 4 диска основания 2, и процесса соединения (S4005), паяющего посаженную пластинку 5 со стружколомом к пазу 4.
Как показано на фиг. 6, в указанном процессе соединения (S4005) в отношении стороны указанного диска основания 2 приближают катушку-источник тепла H для пайки твёрдым припоем непосредственно к упомянутому диску основания 2, в то время как в отношении стороны указанной пластинки 5 со стружколомом между пластинкой 5 со стружколомом и указанной катушкой-источником тепла Н для пайки твёрдым припоем вставляют охладитель С, и тем самым сдерживая чрезмерное повышение температуры самой пластинки 5 со стружколомом, подвергают участок паза 4 локальному нагреванию.
При этом для настоящего изобретения в отношении состава указанного охладителя не существуют особенные ограничения, но, например, можно привести указанный охладитель С, в своей конструкции имеющий форму полой коробки или имеющий форму коробки с проходами, сформированными внутри коробки, и в коробке протекает вода, сжатый воздух, азот для охлаждения и т.п.
Кроме того, как показано на фиг. 8, в отношении циркулярной пилы 1 для резки металла с указанной конструкцией имеется способ изготовления, отличающийся от приведенного на указанной фиг. 4 способа изготовления, и состоящий из формовочного процесса (S8001), формующего заготовку в первоначальный вид указанную пластинки 5 путем спекания, процесса посадки (S8002), сажающего указанную сформованную спеканием заготовку в паз диска основания, процесса соединения (S8003), прикрепляющего указанную посаженную заготовку к пазу, процесса формирования (S8004), формирующего указанную соединенную заготовку путем полирования в пластинку со стружколомом и процесса нанесения покрытия (S8005), подвергающего поверхности указанной сформированной полированием заготовки физическому осаждению из газовой фазы или химическому осаждению из газовой фазы.
Испытание на способность обработки металлов резанием
Далее в отношении указанной циркулярной пилы 1, представляющей собой трехмерный резак со стуржколомами, и традиционного резака, не имеющего стружколомов 7, лунок 9 и направляющих частей стружки 14 и т.п., как упомянутая циркулярная пила 1, для сравнения произведено испытание на способность обработки металлов резанием.
Что касается конкретных технических характеристик циркулярных пил, обе циркулярные пилы имели размеры НМ630 × 6.5(5.0) × 80Н × 48Z, обрабатывающим материалом являлся сплошной материал 13Cr (высокопрочный материал) Ø170 мм. Что касается режима резки, то окружная скорость зубьев составляла 80 м/мин, скорость подачи 172 мм/мин и глубина резания одного зуба составляла 0,09 мм/зуб.
Результаты вышеуказанного испытания резания и резки приведены в нижеприведенной табл. 1.
[Табл. 1]
В случае трехмерного резака со стуржколомами, к которым относится настоящее изобретение, вся стружка приобрела туго завитую форму, в то время как в случае традиционного резака стружка приобретала неопределенную и в то же время слабо завитую форму по сравнению со случаем трехмерного резака со стружколомами настоящего изобретения. Кроме того, в случае трехмерного резака со стружколомами настоящего изобретения количество кусков обрезанной стружки от указанного обрабатываемого материала составило 42, в то время как в случае традиционного резака - 7 и это подтверждает, что срок службы резака настоящего изобретения в 6 раз больше чем у традиционного. Причина такой заметной разницы в резании и резке между циркулярной пилой с зубьями со стуржколомами, к которым относится настоящее изобретение, и циркулярной пилой с традиционными зубьями, сводится к тому, что в случае резака традиционной формы, как указано выше, стружка от обрабатываемого материала приобретает неопределенную, притом нерегулярную и несколько слабо завитую форму. Это объясняется так, что в случае резака традиционной формы резание идет нестабильно и при резании и резке стружка менее плавно отводится из выемки, оставшаяся в выемке стружка зажимается между режущей кромкой и обрабатываемым материалом, что вызывает скалывание грани режущей кромки и тем самым сокращение срока ее службы.
С другой стороны, в случае резака настоящего изобретения с зубьями трехмерной формы со стружколомом, как указано выше, все куски стружки приобрели определенную туго завитую форму. Причина сводится к тому, что благодаря резаку трехмерной формы со стружколомом настоящего изобретения, как указано выше, резание шло стабильно и оптимально шло резание, и можно признать, что в результате этого стружка плавно отводилась из выемки и не происходило заклинивания с последующим скалыванием режущей кромки, как в случае указанного резака традиционной формы.
Кроме того, как показано на фиг. 7, в отношении указанного резака трехмерной формы со стружколомом настоящего изобретения проведены проверочные испытания об отношении ширины FL первых боковых стенок 8 к ширине WL режущей кромки на впалом стружколоме 7 передней поверхности 6 пластинки 5, также об отношении глубины DL указанного впалого стружколома 7 к ширине FL первых боковых стенок. В результате, как показано на рис 8, оптимальный эффект получился в условиях, когда глубина DL указанного впалого стружколома 7 была в пределах 6-18%, и когда ширина FL указанных первых боковых стенок 8 была в пределах 9-20%.
Описание технического результата при внедрении изобретения
В отношении циркулярной пилы для резки металла, к которой относится настоящее изобретение, с вышеуказанной конструкцией при резании и резке сначала впалым стружколомом, сформированном в центре передней поверхности, стоящей книзу в ряд с режущей кромкой формы вогнутой дуги, произведется врезание вогнутой формы в поверхность обрабатываемого материала, при этом благодаря первым боковым стенкам, выполненным стоймя с обеих сторон впалого стружколома, указанная режущая кромка, не шатаясь, крепко и надежно захватит обрабатываемую поверхность и в результате этого образуется стружка вогнутой формы.
Далее, при врезании на дугообразной вогнутой лунке указанной пластинки посредством угловых частей, находящихся на границе между упомянутой лункой и указанным впалым стружколомом, начнется новое врезание, более суженное, чем при врезании на указанном впалом стружколоме, затем на указанной дугообразной вогнутой лунке обе стороны вогнутой стружки, полученной на указанном впалом стружколоме, встанут перпендикулярно, упомянутая стружка, приобретя туго завитую форму, будет легко отведена из выемки упомянутой циркулярной пилы. К тому же стружка, которая образуется в результате последовательного резания посредством указанного впалого стружколома и стоящей в ряд с ним дугообразной вогнутой лунки, благодаря указанным первым боковым стенкам и следующим за ними вторым боковым стенкам не поколеблется в поперечном направлении, стабильно приобретя прямую завитую в продольном направлении форму, будет плавно отведена.
Кроме того, при резании и резке материала, обрабатываемого указанной циркулярной пилой для резки металла, дополнительно имеющей направляющую часть стружки и являющейся одним из объектов настоящего изобретения, благодаря указанной направляющей части стружки может быть проведен еще более стабильный отвод стружки.
Далее, посредством указанной циркулярной пилы, к которой относится одно из предметов настоящего изобретения, содержащей на указанных вторых боковых стенках указанные поднимающиеся наклоны и следующие за ними спускающиеся наклоны, благодаря указанным поднимающимся наклонам и следующим за ними спускающимся наклонам резание и резка производятся, постоянно обеспечивая пространство между указанной пластинкой и обрабатываемым материалом, в результате этого воздействие излучения тепла сдерживает повышение температуры подвергаемой резанию части.
Кроме того, согласно указанному способу изготовления циркулярной пилы для резки металла, к которой относится настоящее изобретение, в отношении пластинки технологические процессы, начинающиеся с формовки, формующей пластинку в ее первоначальный вид путем спекания и заканчивающиеся окончательной отделкой нанесением покрытия, производятся заранее отдельно для каждой пластинки и можно в один прием прикрепить упомянутые пластинки к пазам, что позволяет значительно сократить объем производственных работ и издержки производства по сравнению с традиционной циркулярной пилой со сменными пластинками. Кроме того, обеспечивается прочность крепления пластинки к пазу.
Далее, в процессе соединения при указанном способе изготовления, если в отношении стороны диска основания приближают катушку-источник тепла для пайки твёрдым припоем непосредственно к упомянутому диску основания, в то время как в отношении стороны пластинки 5 со стружколомом между упомянутой пластинкой со стружколомом и указанной катушкой-источником тепла для пайки твёрдым припоем подают охладитель, что позволяет подвергнуть участок паза локальному нагреванию, сдерживая чрезмерное повышение температуры самой пластинки со стружколомом.