Ленточная пила металлорежущего станка

Полезная модель относится к устройствам для обработки металла резанием и может быть использована во всех областях машиностроения, связанных с механической обработкой металлов.
Известны пилы, полученные из горячекатаной или холоднокатаной полосы стали 8Н1А, 90ХФ [Федоров Н.А. Рамные пилы: производство и эксплуатация. Архангельск, ЦНИИМОД, 2002].
Недостатком данных пил является низкая стойкость, как режущей части инструмента, так и всего полотна ленточной пилы к износу, знакопеременным, вибрационным и ударным нагрузкам, а также плохая свариваемость, затрудняющая закольцовывание ленты пилы.
Аналогом полезной модели является пила, описанная в способе производства тонколистовой стали и пил, сталь и изделия из нее (патент №2235136, МПК C21D 8/02, С22С 38/52, C21D 9/24, опубл. 27.08.2004, бюл. 24), состоящая из основы, выполненной из листовой стали при следующем соотношении компонентов, масс. %: углерод - 0,70-0,90%; марганец - 0,15-0,65%; кремний - 0,15-0,65%; хром - 0,2-1,2%; никель - 0,2-1,5%; кобальт - 0,15-5,0%; железо и примеси - остальное.
Недостатком данных пил является низкая стойкость, как режущей части инструмента, так и всего полотна ленточной пилы к износу, знакопеременным, вибрационным и ударным нагрузкам, а также плохая свариваемость, затрудняющая закольцовывание ленты пилы.
Задачей полезной модели является усовершенствование ленточной пилы, обеспечивающее повышение ее эксплуатационных характеристик.
Техническим результатом является повышение износостойкости, виброустойчивости, устойчивости к ударным и знакопеременным нагрузкам, а также улучшение свариваемости ленточной пилы при закольцовывании.
Технический результат достигается тем, что ленточная пила металлорежущего станка состоит из основы, при этом основа выполнена из рессорно-пружинной стали, дополнительно содержит нанесенный путем ионно-плазменного осаждения в атмосфере углеродосодержащего газа износостойкий слой толщиной 0,2-0,3 мм, состоящий из смеси материалов: хрома, марганца, вольфрама и железа при следующем соотношении масс. %:
Сr
1,1-1,4
Mn
1,1-1,4
W
3-5
Fe
92,2-94,8
Предлагаемые конструктивные признаки обеспечивают повышение износостойкости, виброустойчивости и устойчивости к ударным и знакопеременным нагрузкам и улучшают свариваемость ленточной пилы при ее закольцовывании.
Использование рессорно-пружинной стали в качестве основы ленточной пилы исключает появления дефектов структуры сварного шва и высоких остаточных напряжений при закольцовывании полотна ленточной пилы за счет хорошей свариваемости материала. Рессорно-пружинная сталь, обладающая виброустойчивостью, позволяет полотну ленточной пилы длительное время воспринимать знакопеременные и динамические нагрузки, исключая возникновение усталостных трещин и усталостного разрушению в месте сварки при закольцовывании, не разрушаясь и не изменяя своей формы. Также за счет виброустойчивости материала полотна ленточной пилы снижается его нагрев, исключая повышенное трение и закусывание полотна ленточной пилы обрабатываемой деталью в месте резанья, повышая тем самым качество резанья и срок службы полотна.
Использование износостойкого покрытия, состоящего из Cr, Mn, W, Fe и C позволяет повысить эксплуатационные характеристики как режущей части, так и самого полотна ленточной пилы. Наличие марганца в составе износостойкого слоя обеспечивает повышение ударной вязкости и стойкости к ударным нагрузкам, которые испытывают зубья режущей части полотна ленточной пилы. Наличие в составе износостойкого слоя железа, в качестве основного материала, позволяет обеспечить адгезию износостойкого слоя с основой ленточной пилы, изготовленной из рессорно-пружинной стали до значений равных металлургическим, что позволяет применять предлагаемую конструкцию ленточной пилы для механической обработки резанием металлов.
Получение износостойкого покрытия методом ионно-плазменного осаждения способствует формированию его аморфной структуры, обеспечивая адгезионную прочностью равную металлургической и значительно повышая физико-механические и эксплуатационные характеристики получаемого покрытия.
Использование углеродосодержащего газа в качестве атмосферы при ионно-плазменном осаждении позволяет получить износостойкий слой обеспечивая образование карбидных фаз - FeC, WC, CrC и MnC, повышающих микротвердость, износостойкость, а также ее режущие и эксплуатационные характеристики как режущей части так и самого полотна ленточной пилы. Необходимость повышения износостойкости самого полотна ленточной пилы обусловлено его постоянным сопряжением с элементами конструкции ленточно-отрезного станка и с обрабатываемым материалом, в результате чего происходит интенсивный износ самого полотна пилы, приводящее к преждевременному выходу из строя до использования ресурс режущей части полотна пилы в полном объеме.
Таким образом, совокупность приведенных конструктивных признаков обеспечивает достижения заявляемого технического результата.
Ленточная пила металлорежущего станка изготавливается следующим образом.
Основу полотна ленточной пилы выполняют из рессорно-пружинной стали, на которой нарезаются зубья, после чего на все поверхности полотна ленточной пилы методом ионно-плазменного осаждения в атмосфере углеродосодержащего газа наносят износостойкий слой толщиной 0,2-0,3 мм, состоящий из смеси материалов: хрома, марганца, вольфрама и железа при следующем соотношении масс. %: Cr - 1,1-1,4%, Mn - 1,1-1,4%,W - 3-5%, Fe - 92,2-94,8%.
Изготовление ленточной пилы металлорежущего станка поясняется конкретными примерами.
Пример 1.
Основу полотна ленточной пилы выполняют из рессорно-пружинной стали, на которой нарезаются зубья, после чего на все поверхности полотна ленточной пилы методом ионно-плазменного осаждения в атмосфере углеродосодержащего газа наносят износостойкий слой толщиной 0,3 мм состоящий из смеси материалов: хрома, марганца, вольфрама и железа при следующем соотношении масс. %: Cr - 1,1%, Mn - 1,1%,W - 3%, Fe - 94,8%.
Пример 2.
Основу полотна ленточной пилы выполняют из рессорно-пружинной стали, на которой нарезаются зубья, после чего на все поверхности полотна ленточной пилы методом ионно-плазменного осаждения в атмосфере углеродосодержащего газа наносят износостойкий слой толщиной 0,25 мм состоящий из смеси материалов: хрома, марганца, вольфрама и железа при следующем соотношении масс. %: Cr - 1,25%, Mn - 1,25%,W - 4%, Fe - 93,5%.
Пример 3.
Основу полотна ленточной пилы выполняют из рессорно-пружинной стали, на которой нарезаются зубья, после чего на все поверхности полотна ленточной пилы методом ионно-плазменного осаждения в атмосфере углеродосодержащего газа наносят износостойкий слой толщиной 0,2 мм состоящий из смеси материалов: хрома, марганца, вольфрама и железа при следующем соотношении масс. %: Mn - 1,4%, Mn - 1,4%,W - 5%, Fe - 92,2%.
Результаты, приведенные в таблице 1, подтверждают, что полотно ленточной пилы металлорежущего станка предлагаемой конструкции обладает повышенной виброустойчивостью и устойчивостью к ударным и знакопеременным нагрузкам за счет применения в качестве основы полотна рессорно-пружинной стали, а также повышенной износостойкостью, вследствие повышения микротвердости за счет наличия карбидных фаз (FeC, WC, MnС, CrC), нежели чем полотно ленточной пилы, полученное по известному способу.
Результатом применения полезной модели стало увеличение срока службы полотна ленточной пилы на 10-30% по сравнению со средним периодом стойкости полотна ленточной пилы прототипа.