ПИЛЬНОЕ ПОЛОТНО ДЛЯ ПИЛЕНИЯ ПОЛЫХ ФОРМОВАННЫХ ПРОФИЛЕЙ
SAW BLADE FOR CUTTING OF HOLLOW MOULDED SECTIONS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к пильному полотну для пиления полых и/или формованных профилей. Пильное полотно содержит основу и множество прилегающих к основе зубьев, каждый из которых имеет режущую кромку. Зубья образуются выступами основы, на каждом из которых закреплена вставка из материала более твердого, чем материал выступов и основы. По меньшей мере часть зубьев расположена в повторяющейся вдоль основы группе по меньшей мере из трех неразведенных зубьев.
Такие пильные полотна, в частности, в виде проходящей в длину пильной ленты с линейным расположением зубьев могут быть выполнены в виде ножовочного полотна или пильного диска. Основа состоит из металла, а зубья, предпочтительно, состоят по меньшей мере из твердого металла или вставок из твердого металла, благодаря чему пильное полотно особенно хорошо подходит для пиления металлических материалов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Пильное полотно с основой и множеством примыкающих к основе зубьев с режущими кромками известно из патентной заявки DE 4200423 A1. Зубья расположены группами, повторяющимися вдоль основы, причем группа содержит по меньшей мере три неразведенных зуба различной ширины и высоты с фасками. Все зубья в группе имеют по две фаски, проходящие симметрично средней продольной плоскости. Благодаря этой специальной групповой технологии с неразведенными зубьями достигается особенно высокая производительность резания при стабильном движении по прямой без опасения движения вбок, чем пильное полотно явно отличается от известных пильных полотен с разведенными зубьями или таковых согласно технологии чернового и чистового резания.
Другое сопоставимое пильное полотно известно из немецкой патентной заявки DE 4300622 A1.
Кроме того, пильное полотно с основой и множеством примыкающих к основе зубьев с режущей кромкой известно из немецкой патентной заявки DE 10030168 A1. Зубья выполнены неразведенными попеременно, влево - разведенными, а вправо - неразведенными. В этом смысле все зубья, или по меньшей мере разведенные зубья, имеют ширину и высоту.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу изобретения положена задача создания пильного полотна, особенно хорошо подходящего для пиления полых и формованных профилей, в частности, из металла.
Задача согласно изобретению решается с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения.
Другие предпочтительные варианты выполнения согласно изобретению можно взять из зависимых пунктов формулы изобретения.
Изобретение относится к пильному полотну для пиления полых и формованных профилей. Пильное полотно содержит основу и множество прилегающих к основе зубьев, каждый из которых имеет режущую кромку. Зубья образуются выступами основы, на которых соответственно закреплены вставки из материала более твердого, чем материал выступов и основы. По меньшей мере часть зубьев расположена в повторяющейся вдоль основы группе по меньшей мере из трех неразведенных зубьев. Первый зуб в группе имеет две фаски, причем фаски проходят симметрично средней продольной плоскости пильного полотна. Второй зуб в группе имеет две фаски, проходящие асимметрично средней продольной плоскости пильного полотна, причем первая фаска проходит в первом направлении относительно средней продольной плоскости и имеет первый угол фаски, а вторая фаска проходит в другом, втором направлении относительно средней продольной плоскости и имеет второй, больший угол фаски. Третий зуб в группе имеет две фаски, проходящие асимметрично средней продольной плоскости, и имеет первый угол фаски, а вторая фаска проходит в другом, втором направлении относительно средней продольной плоскости и имеет второй, меньший угол фаски.
При этом первый угол фаски второго зуба может, но не должен, быть равным второму углу фаски третьего зуба. Второй угол фаски второго зуба может, но не должен, быть равным первому углу фаски третьего зуба.
Зубья пильного полотна согласно изобретению выполнены и расположены в смысле специального вида групповой технологии, согласно которой группа содержит по меньшей мере три зуба. Группа повторяется по длине пильного полотна при необходимости с промежуточным включением других зубьев. Такую специальную групповую технологию следует отличать от так называемой черновой и чистовой технологий резки. Такая специальная групповая технология отличается от черновой и чистовой технологий резки, а также от простого повторяющегося расположения с неразведенным зубом, зубом, разведенным слева, и зубом, разведенным справа.
Обозначение зубьев в смысле «первый зуб», «второй зуб» и т.д. вначале служит для различения зубьев и необязательно говорит о том, в какой последовательности они расположены на пильном полотне. Однако возможно, чтобы зубья были расположены именно в этой последовательности, при необходимости с промежуточным включением других зубьев.
Благодаря особой геометрии новое пильное полотно особенно хорошо подходит для полых и формованных профилей, в частности, из металла. Однако это не означает, что пиление других деталей невозможно. Зубья пильного полотна выполнены таким образом, чтобы они хорошо годились для резания любых профилей, например, при резании одной заготовки, резании слоев или пучков и, в частности, стальных балок, выполненных в виде полых и/или формованных профилей.
Пильное полотно, в частности, может быть выполнено в виде проходящей в длину пильной ленты с линейным расположением зубьев, в виде ножовочного полотна или же пильного диска.
В отличие от пильного полотна с неразведенными симметричными зубьями с фасками в группе новая геометрия зубьев пильного полотна при пилении полых или формованных профилей имеет то преимущество, что за счет по-разному выполненных фасок у одной части зубьев грат при проходе пильного полотна или его выходе из канала реза в детали отделяется аккуратно и равномерно.
Таким образом, свободное резание, необходимое для эффективного резания пильным полотном, достигается особым видом заточки фасок зубьев и тем самым резания с ее помощью.
Недостатком появления выступающей части зуба в результате разведения в соответствии с уровнем техники является то, что из-за допусков разведения появляются неравномерные выступающие части зубьев, а канал реза в результате может формироваться по-разному и дело может дойти до реза с гратом. Разделение разрезаемого объема и распределение усилий резания по зубьям происходит по-разному. Следствием этого может стать то, что желательное движение пильного полотна по прямой нарушается. В результате происходит также ухудшение качества упомянутой поверхности. Кроме того, основа пильного полотна из-за разведения вследствие отклонения относительно средней продольной плоскости ослабляется, так что большие усилия, возникающие при разрезании с большой производительностью резания, не могут передаваться на основу, и могут произойти поломки зубьев или поломка материала подложки.
По сравнению с этим пильное полотно согласно изобретению имеет ряд преимуществ. Зубья, или их режущие кромки, выполнены таким образом, что при пилении резание осуществляется с очень малым количеством грата и без вибраций. Благодаря этому чистовая обработка отпадает или сокращается. Для получения в значительной мере однородного широкого канала реза и для предотвращения отклонений зубья не разведены. Вместо этого часть зубьев имеет асимметричную заточку, благодаря чему можно осуществлять очень точные резы (т.е. с незначительными отклонениями от формы) и резы с малым количеством грата, а также обеспечивать получение гладкой и чистой поверхности реза, в том числе при большом сроке службы пильного полотна. Изготовление нового пильного полотна по сравнению с разведенными пильными полотнами дешевле, поскольку отпадает дополнительная рабочая операция по разводке.
В отношении расположения, или последовательности, зубьев существует множество возможностей. Для повышения чувствительности пильного полотна к вибрациям шаг зубьев, т.е. расстояние между соседними зубьями, может варьироваться, например, может быть выполнен неединообразно или нерегулярно.
Зубья, предпочтительно, имеют положительный передний угол и, в частности, передний угол в диапазоне 1-20°, в частности порядка 10°.
Зубья могут иметь разную ширину, а, предпочтительно, также и высоту. Такое расположение называется также широтной и высотной градацией. Таким образом, каждому зубу соответствует определенная часть канала реза. Высота первого симметричного зуба может быть больше высоты второго и третьего асимметричных зубьев на 0,02-0,2 мм, в частности примерно на 0,03 мм. Угол фаски первого симметричного зуба находится в диапазоне между 20 и 60°, в частности, равен примерно 45°. Асимметричные зубья имеют угол фаски между 5 и 45°, причем углы фаски в целом согласованы друг с другом таким образом, что во время пиления нагрузки, действующие на зубья, распределены примерно равномерно. Благодаря вышеописанному углу фаски образуется весьма стабильный угол соответствующего зуба.
Группа зубьев может содержать один или несколько других неразведенных зубьев с фасками. К ним относится пятый зуб, имеющий две фаски, проходящие асимметрично средней продольной плоскости пильного полотна, причем первая фаска проходит в первом направлении относительно средней продольной плоскости и имеет первый угол фаски, а вторая фаска проходит в другом, втором направлении относительно продольной средней плоскости и имеет второй, меньший угол фаски. Шестой зуб имеет две фаски, проходящие асимметрично средней продольной плоскости пильного полотна, причем первая фаска проходит в первом направлении относительно средней продольной плоскости и имеет первый угол фаски, а вторая фаска проходит в другом, втором направлении относительно средней продольной плоскости и имеет второй, больший угол фаски. В результате увеличения количества неразведенных асимметричных зубьев, при необходимости с наличием других симметричных зубьев с фасками, области, распиливаемые в канале реза соответствующим зубом, продолжают сокращаться, так что усилия резания распределяются более равномерно, на соответствующий зуб действуют меньшие усилия и качество распиливаемой поверхности продолжает улучшаться. Это достигается также путем умелой подстройки и согласования углов фасок друг с другом. При этом предпочтительно, чтобы в группе присутствовали неразведенные асимметричные зубья с фасками, углы фасок которых располагались бы на другом зубе в строго обратном порядке. Другими словами, первый зуб имеет первый угол фаски в левой области своей режущей кромки и другой, второй угол фаски в правой области своей режущей кромки, в то время как другой, второй зуб имеет второй угол фаски в левой области своей режущей кромки и первый угол фаски в правой области своей режущей кромки. Несколько неразведенных симметричных зубьев с фасками, предпочтительно, имеют одинаковые углы фасок, в частности, порядка 45°, а также разную высоту и/или ширину.
Пильное полотно выполнено в виде пильного полотна со вставками из твердого металла, закрепленными на выступах основы. Эти вставки из твердого металла действуют таким образом, чтобы при использовании пильного полотна достигались повышенные твердость и износоустойчивость по сравнению с быстрорежущей сталью (HSS). Эти вставки выполнены в виде формованных изделий, изготовляемых в виде отдельных элементов, а затем прочно соединяемых с основой, в частности, сваркой или пайкой.
Зубья пильного волокна имеют режущие кромки с геометрически определенной формой режущей кромки (в отличие от режущих кромок с геометрически неопределенной формой; см. DIN 8580). Режущая кромка пильного полотна, предпочтительно, состоит из твердого металла, т.е., в частности, из стали, легированной вольфрамом и/или кобальтом. При этом вольфрам является собственно твердым материалом, а кобальт так же, как при необходимости другие легирующие элементы, связующим. Однако могут найти применение, например, и высокопроизводительные быстрорежущие стали (HSS).
Для дальнейшего повышения твердости и износоустойчивости пильное волокно, по меньшей мере частично, может быть снабжено износоустойчивым слоем. При этом износоустойчивый слой проходит по меньшей мере вдоль режущей кромки лезвия, причем режущая кромка при необходимости для лучшей адгезии износоустойчивого слоя предварительно подвергается закруглению. Износоустойчивый слой придает, в частности, большую твердость и повышает сопротивление абразии при пилении, благодаря чему увеличивается срок службы пильного полотна. Кроме того, возможно, чтобы коэффициент трения износоустойчивого слоя для хорошего отвода стружки при пилении и малого нагрева пильного волокна выбирался относительно небольшим. Тем самым одновременно по сравнению с пильными полотнами без износоустойчивого слоя достигается сокращение усилий резания.
Износоустойчивый слой может состоять из твердого материала. Под ним понимается TiN, TiCN, TiAlN, CrN и DLC. Износоустойчивый слой может иметь одно- или многослойную структуру. При однослойной структуре износоустойчивый слой состоит, в частности, из TiN, TiCN, TiAlN или CrN. Износоустойчивый слой в совокупности могут образовывать также несколько, например 2, 3 или 4, разных слоев. При такой многослойной структуре по меньшей мере один промежуточный слой состоит, в частности, из TiN, TiCN, TiAlN или CrN, а поверхностный слой, расположенный на промежуточном слое, состоит, в частности, из DLC. Износоустойчивый слой наносится, предпочтительно, путем физического осаждения из газовой фазы (PVD). Это относится к многослойной структуре как поверхностного, так и по меньшей мере одного промежуточного слоя.
Зубья могут иметь весьма разные исполнения в отношении своей ширины, своих углов фасок и длины фасок. Так, например, по меньшей мере часть зубьев и, в частности, так называемый направляющий зуб может быть выполнен таким образом, чтобы он был не шире основы пильного полотна. Это достигается, например, за счет относительно большого угла фаски. В этом случае такой зуб в рамках группы зубьев имеет нулевую ширину.
Предпочтительные усовершенствованные варианты выполнения следуют из пунктов формулы изобретения, описания и чертежей. Преимущества признаков и комбинаций нескольких признаков, указанные во вводной части описания, являются лишь примерами и могут действовать альтернативно и кумулятивно без необходимости достижения преимуществ обязательно за счет вариантов выполнения согласно изобретению. Другие признаки могут быть позаимствованы из чертежей, в частности, из представленных геометрий и сравнительных размеров нескольких деталей относительно друг друга, а также из относительного расположения и кинематической связи. Комбинация признаков различных вариантов выполнения изобретения или признаков разных пунктов формулы изобретения возможна также с отклонением от выбранных взаимосвязей зависимых пунктов формулы изобретения и стимулируется таким образом. Это относится также к таким признакам, которые изображены в отдельных чертежах или указаны в их описаниях. Эти признаки могут также комбинироваться с признаками разных пунктов формулы изобретения. Точно так же признаки, приведенные в пунктах формулы изобретения, в других вариантах выполнения изобретения могут отсутствовать.
Признаки, указанные в пунктах формулы изобретения и в описании, в отношении своего количества следует понимать таким образом, что имеется именно это количество или количество, большее указанного количества, без необходимости явного использования фразы «по меньшей мере». Таким образом, если речь идет, например, о режущей кромке, то это следует понимать таким образом, что имеются ровно одна режущая кромка, две или более режущих кромок. Если же необходимо указать точное число признака, то слово «равно» употребляется перед соответствующим признаком.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже изобретение более подробно поясняется и описывается на изображенных в чертежах предпочтительных примерах выполнения. При этом
фиг.1 изображает схематично вид сбоку частичного разреза примера варианта выполнения нового пильного полотна,
фиг.2 - вид сверху пильного полотна на фиг.1,
фиг.3 - вид спереди пильного полотна на фиг.1,
фиг.4 - виды спереди примеров вариантов выполнения зубьев нового пильного полотна на фиг.1 при увеличении.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 в качестве примера изображен вид сбоку первого варианта выполнения нового пильного полотна 1. На фиг.2 изображен соответствующий вид сверху пильного полотна 1. Другие виды пильного полотна 1, изображенного на фиг.1 и 2, или его составные части изображены на фиг.3 и 4. При этом на фиг.4а-4f изображены шесть зубьев 10 пильного полотна 1 согласно фиг.3 в отдельности.
Ниже для описания пильного полотна 1 делается ссылка на фиг.1-4.
Разумеется, что на фиг.1 и 2 изображен лишь частичный разрез пильного полотна 1, которое в изображении на фиг.1 и 2 проходит дальше как влево и вправо, так и вниз. На фиг.1 и 2 пильное полотно 1 выполнено в виде проходящей в длину пильной ленты со средней продольной плоскостью 9. Средняя продольная плоскость 9 проходит посредине по длине пильного полотна 1, как это показано в обзоре на фиг.2 и 3 (см. соответствующие позиции 9). Однако в случае пильного полотна 1 речь могла бы идти также о пильном диске или о проходящем на меньшую длину ножовочном полотне. Само пильное полотно 1 состоит из металла и служит для пиления металла.
Пильное полотно 1 содержит основу 2, от которой виден лишь частичный разрез. Основа 2 имеет множество выступов 3, на которых крепится соответствующая вставка 4. Вставка 4 состоит из материала, более твердого, чем материал выступов 3 и основы 2 пильного полотна 1. Предпочтительно, речь идет о материале вставки 4 из твердого металла. Между выступом 3 и вставкой 4 имеется стыковочная поверхность 5, на которой вставка 4 прочно соединена с выступом 3, в частности пайкой или сваркой. Пильное полотно 1 изображено не в масштабе 1:1, а таким образом, чтобы вставки 4 были хорошо видны. Вставки 4 по сравнению с выступами 3, действительно, явно меньше.
Выступ 3 с вставкой 4 образует зуб 10 с режущей кромкой 6 и с поверхностью 7 стружкообразования. Кроме того, каждый зуб 10 имеет спинку 11 зуба, торцевую часть 12 зуба, основание 13 зуба и свободную поверхность 14.
По меньшей мере часть зубьев 10 расположена в группе, повторяющейся вдоль основы 2, причем группа содержит по меньшей мере три неразведенных зуба 10 с фасками. В верхней области фиг.3 штриховкой для наглядности показано специальное разделение действенных участков режущей кромки на несколько зубьев 10, которые, соответственно, относятся к определенной полосовидной части канала реза и снимают стружку только там.
Как особенно хорошо видно на фиг.3 и 4, группа в данном примере содержит шесть различных зубьев С1, С2, С3, С4, С5 и С6. Слева и справа имеются в общей сложности пять различных углов w1, w2, w3, w4 и w5 фасок, причем по причинам наглядности они обозначены на фиг.3 лишь с левой стороны. Однако они имеются также - частично на других зубьях 10 - с правой стороны изображения.
1
2
В случае первого зуба С1 речь идет о самом высоком и самом узком, так называемом направляющем зубе. Первый в группе зуб С1 имеет две фаски FC1 и FC1, проходящие под углом w5 фаски симметрично средней продольной плоскости 9 пильного полотна 1.
1
2
1
2
Второй в группе зуб С2 имеет две фаски FC2 и FC2, проходящие асимметрично средней продольной плоскости 9 пильного полотна 1, причем первая фаска FC2 проходит в первом направлении 15 относительно средней продольной плоскости 9 и имеет первый угол w2 фаски, а вторая фаска FC2 проходит в другом, втором направлении 16 относительно средней продольной плоскости 9 и имеет второй, больший угол w4 фаски.
1
2
1
2
Третий в группе зуб С3 имеет две фаски FC3 и FC3, проходящие асимметрично средней продольной плоскости 9 пильного полотна 1, причем первая фаска FC3 проходит в первом направлении 15 относительно средней продольной плоскости 9 и имеет первый угол w4 фаски, а вторая фаска FC3 проходит в другом, втором направлении 16 относительно средней продольной плоскости 9 и имеет второй, меньший угол w2 фаски.
1
2
Четвертый в группе зуб С4 имеет две фаски FC4 и FC4, проходящие симметрично средней продольной плоскости 9 пильного полотна 1 под углом w5 фасок.
1
2
1
2
Пятый в группе зуб С5 имеет две фаски FC5 и FC5, проходящие асимметрично средней продольной плоскости 9 пильного полотна 1, причем первая фаска FC5 проходит в первом направлении 15 относительно средней продольной плоскости 9 и имеет первый угол w3 фаски, а вторая фаска FC5 проходит в другом, втором направлении 16 относительно средней продольной плоскости 9 и имеет второй, меньший угол w1 фаски.
1
2
1
2
Шестой в группе зуб С6 имеет две фаски FC6 и FC6, проходящие асимметрично средней продольной плоскости 9 пильного полотна 1, причем первая фаска FC6 проходит в первом направлении 15 относительно средней продольной плоскости 9 и имеет угол w1 фаски, а вторая фаска FC6 проходит в другом, втором направлении 16 относительно средней продольной плоскости 9 и имеет второй, больший угол w3 фаски.
При таком расположении зубьев 10 в этой специальной групповой технологии с неразведенными зубьями 10 и частично разными асимметричными углами фасок достигаются особенно хорошая производительность резки при хорошем движении пильного полотна 1 по прямой, очень точные разрезы с малым количеством грата, а также гладкая и чистая поверхность резки, к тому же, при длительном сроке службы пильного полотна 1 при пилении полых и формованных профилей.
На фиг.3 показаны разные высоты h1, h2 и h3 между зубьями 10.
Таким образом, в изображенном предпочтительном примере выполнения сведены следующие параметры:
Зуб
Разница по высоте
Угол 1 фаски
Угол 2 фаски
С1
-
w5
w5
С2
h1
w2
w4
С3
h1
w4
w2
С4
h2
w5
w5
С5
h3
w3
w1
С6
h3
w1
w3
При этом могут действовать следующие значения:
Параметр
Диапазон 1 значений
Диапазон 2 значений
Предпочтительное значение
w1
5-25°
5-15°
9°
w2
5-25°
8-20°
12°
w3
10-30°
15-30°
22°
w4
20-50°
30-40°
35°
w5
20-60°
40-50°
45°
Параметр
Диапазон 1 значений
Диапазон 2 значений
Предпочтительное значение
h1
0,01-0,3 мм
0,02-0,2 мм
0,03 мм
h2
0,02-0,6 мм
0,04-0,4 мм
0,06 мм
h3
0,03-0,9 мм
0,06-0,6 мм
0,09 мм
Как показано на фиг.3, в этом предпочтительном примере группа состоит из последовательности зубьев С1-С2-С3-С4-С5-С6. Затем эта группа далее в пильном полотне 1 повторяется, причем возможны также промежуточное включение других зубьев и/или варьирование расположением группы. Другими возможными примерами расположения являются последовательности зубьев С1-С5-С6-С4-С2-С3, С1-С6-С5-С4-С2-С3, С1-С6-С5-С4-С3-С2 и С1-С5-С6-С4-С3-С2.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 пильное полотно
2 основа
3 выступ
4 вставка
5 стыковая поверхность
6 режущая кромка (лезвие)
7 поверхность стружкообразования
8 элемент преобразования стружки
9 средняя продольная плоскость
10 зуб
11 спинка зуба
12 торцевая часть зуба
13 основание зуба
14 свободная поверхность
15 первое направление
16 второе направление
С1 первый зуб
С2 второй зуб
С3 третий зуб
С4 четвертый зуб
С5 пятый зуб
С6 шестой зуб
1
FC1 первая фаска первого зуба
2
FC1 вторая фаска первого зуба
1
FC2 первая фаска второго зуба
1
FC2 вторая фаска второго зуба
1
FC3 первая фаска третьего зуба
2
FC3 вторая фаска третьего зуба
1
FC4 первая фаска четвертого зуба
2
FC4 вторая фаска четвертого зуба
1
FC5 первая фаска пятого зуба
2
FC5 вторая фаска пятого зуба
1
FC6 первая фаска шестого зуба
2
FC6 вторая фаска шестого зуба
w1 первый угол фаски
w2 второй угол фаски
w3 третий угол фаски
w4 четвертый угол фаски
w5 пятый угол фаски