ЛЕНТОЧНО-ОТРЕЗНОЙ СТАНОК
BELT CUTTING MACHINE

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано на ленточно-отрезных станках. Особенно эффективным применение изобретения представляется при резании вязких металлов и сплавов. Изобретение может быть также использовано при экспериментальных исследованиях процесса резания на ленточно-отрезных станках.
Известны конструкции станков и устройств для создания вибрационного движения режущего инструмента [Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986.; Шаповал В.Н. и др. Вибрационные приводы в металлообработке / В.Н.Шаповал и др. - К.: Техника, 1983]. Правильно выбирая параметры вибрационного движения, можно добиться ее положительного влияния на процесс резания металла. В работе [Д.Кумабэ. Вибрационное резание. - М.: Машиностроение, 1985] показано, что наиболее перспективной является вибрация в направлении главной составляющей силы резания. В случае резания на ленточно-отрезных станках для этого необходимо создавать колебания скорости движения пилы (скорости резания). Однако известные конструкции устройств и станков не позволяют этого сделать, так как ленточная пила представляет собой замкнутую полосу, огибающую два вращающихся массивных шкива. Получить же колебательное движение таких шкивов с достаточно высокими частотой и амплитудой не представляется возможным из-за больших инерционных нагрузок.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция ленточно-отрезного станка [А.с. 1645081 СССР], в которой предлагается на шкивы одевать кольца, которые охватывает ленточная пила. Это снижает массу звеньев, участвующих в колебательном движении. Однако такая схема не может быть эффективно реализована из-за проскальзывания в зонах контакта шкив-кольцо. Кроме того, кольца также имеют значительную массу и момент инерции, что приводит к большим инерционным усилиям при колебаниях. Все это не позволяет получать колебания достаточно высокой частоты и, следовательно, повышать стойкость ленточной пилы и уменьшать усилия резания.
Задачей изобретения является уменьшение силы резания и увеличение стойкости ленточной пилы.
Для решения этой задачи предложен ленточно-отрезной станок, состоящий из ведущего и ведомого шкивов, ленточной пилы, охватывающей эти шкивы, двух направляющих пилы и вибрационного привода. Вибрационный привод установлен на одной из направляющих пилы и содержит цилиндрическое зубчатое колесо внутреннего зацепления и опорный диск, установленный с возможностью перемещения для прижима ленточной пилы к внешней поверхности цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления, Внутри цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления находится ударник, установленный на своей оси с возможностью нанесения удара по тому зубу этого колеса, который в данный момент наиболее близко расположен к прямой линии, соединяющей геометрические центры зубчатого колеса и опорного диска.
Технический результат - создание упругой продольной волны в ленточной пиле.
За счет того, что в предлагаемой конструкции между опорным диском и цилиндрическим зубчатым колесом внутреннего зацепления обеспечивается зажим полотна ленточной пилы, а ударник наносит удар по тому зубу этого колеса, который в данный момент находится на прямой линии (или наиболее близок к этой линии), соединяющей геометрические центры цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления и опорного диска, поперечная упругая волна (возникающая от удара ударника о зуб) переходит на ленточную пилу (и далее в опорный диск). Таким образом, ленточная пила получает упругие колебания, направленные вдоль ее полотна. Это приводит к возникновению упругой продольной волны, распространяющейся по пиле, что вызывает колебания скорости резания, приводящие, в свою очередь, к уменьшению силы резания и увеличению стойкости ленточной пилы.
На фиг.1 показана схема ленточно-отрезного станка, на фиг.2 - схема вибрационного привода, на фиг.3 - вид слева этого привода.
1
2
Ленточно-отрезной станок (фиг.1) состоит из ведущего 1 и ведомого 2 шкивов, ленточной пилы 3, направляющих пилы 4 и 5 и вибрационного привода 6, который установлен своим основанием 7 на одной из направляющих пилы. Вибрационный привод (фиг.2, 3) состоит из основания 7, на котором закреплены ось 8 цилиндрического зубчатого колеса 16 внутреннего зацепления, гайка 9 с винтом 10, направляющие 11 и кронштейн 12 (имеющий Г-образную форму). Винт 10 упирается в ползун 13, расположенный в направляющих 11. На ползуне закреплена ось 14 опорного диска 15. На кронштейне 12 закреплена ось 17 ударника 18. Пружина 19, закрепленная одним концом на кронштейне 12, а другим на ударнике 18, прижимает ударник к тому зубу цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления, который находится на прямой линии, соединяющей геометрические центры (O и O) цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления и опорного диска (или наиболее близко расположен к этой линии). Между цилиндрическим зубчатым колесом 16 внутреннего зацепления и опорным диском 15 находится ленточная пила 3.
1
2
Работает ленточно-отрезной станок следующим образом. При помощи винта 10 перемещается ползун 13 и опорный диск 15 прижимает ленточную пилу 3 к цилиндрическому зубчатому колесу внутреннего зацепления 16. В процессе работы ленточно-отрезного станка ленточная пила, приводимая в движение от ведущего шкива 1, приводит во вращение цилиндрическое зубчатое колесо внутреннего зацепления 16 и опорный диск 15. При этом ударник 18 поворачивается зубом цилиндрического зубчатого колеса 16 внутреннего зацепления (на фиг.2 ударник поворачивается по часовой стрелке), затем 2 «срывается» с этого зуба и вследствие воздействия на него усилия со стороны пружины 19 ударяет по следующему зубу. Размеры ударника и положение оси 17 его вращения выбираются таким образом, чтобы удар наносился по зубу, наиболее близко расположенному к прямой OO.
u
c
В месте удара слой частиц материала зуба испытывает сдвиг  (фиг.2.) Наличие сил упругости между отдельными частицами материала зуба вызовет сдвиг соседнего слоя. В результате возникнет упругая волна сдвига (поперечная волна) [Северденко В.П., Клубович В.В. Применение ультразвука в промышленности. Минск, «Наука и техника», 1967, с.12], которая будет распространяться в направлении , перпендикулярном направлению сдвига. Вследствие того, что ленточная пила прижата к внешней поверхности цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления вблизи основания зуба, по которому наносится удар, эта волна сдвига будет распространяться и по ленточной пиле (и далее по опорному диску 15). А так как ленточная пила имеет малую толщину (несколько мм), а скорость распространения сдвиговых (поперечных) волн велика (несколько км в секунду), то можно считать, что в месте фрикционного контакта ленточной пилы и цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления к ленточной пиле прикладывается ударная сила (при ударе ударника о зуб), направленная вдоль полотна пилы. То есть по ленточной пиле будет распространяться упругая продольная волна. Таким образом, результирующая скорость движения частиц материала пилы будет переменной, так как она складывается из постоянной скорости, которую пила получает от привода станка, и переменной скорости частиц материала пилы, которую они получают в результате распространения по пиле упругой продольной волны. Это положительно влияет на процесс резания металла.
В результате использования цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления, опорного диска и ударника, наносящего удары по зубу цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления, наиболее близко расположенного к прямой линии, соединяющей геометрические центры опорного диска и цилиндрического зубчатого колеса внутреннего зацепления, в ленточной пиле создаются продольные упругие волны. Создание таких волн в ленточной пиле приводит к уменьшению силы резания и увеличению стойкости пилы.