Частые вопросы клиентов по заточке

Мы предлагаем вам познакомиться с обзором сотрудника «ДНЕПРО», старшего преподавателя кафедры 206 Государственного Аэрокосмического Университета «ХАИ» Леонида Петровича Степаненко, который длительное время посвятил глубокому научному изучению процессов затачивания дереворежущего инструмента. Эти рекомендации основаны на большом накопленном опыте заточки твердосплавного режущего инструмента и, безусловно, помогут вам при выборе заточного центра. Ведь, понимая суть и особенности процесса заточки, вы сможете определить уровень услуг, за которые вы платите, и правильно поставить задание заточникам. 

Для того чтобы производительность деревообрабатывающего оборудования была высокой, а качество и точность обработанных поверхностей удовлетворяли и вашим, и требованиям ваших клиентов, необходимо чтобы режущий инструмент имел хорошо подготовленные рабочие поверхности и острозаточенную режущую кромку. А режущая кромка, в свою очередь, должна обладать высокой твердостью и достаточной прочностью. Поэтому для изготовления режущих элементов применяются быстрорежущие стали, твердые сплавы и твердосплавные ножи с нанесенным слоем искусственных алмазов.Сейчас производители мебели, изделий из дерева, ДСП и ДВП, а также из некоторых пластмасс постоянно используют инструмент с твердосплавными ножами, поэтому, именно о нем пойдет речь в этом обзоре.


Виды крепления ножей

В зависимости от типа режущего инструмента и его размеров твердосплавные ножи крепятся на корпус либо пайкой, либо путем прижима твердосплавных ножей в пазах корпуса с помощью винтов и специальных прижимо

Дисковые пилы в большинстве случаев выпускаются с напайными твердосплавными зубьями. Концевые фрезы диаметром до 20 мм – с напайными зубьями или целиком из твердого сплава. Фрезы, как концевые, так и насадные, с диаметром более 20 мм, в основном, имеют механически закрепленные ножи. А сверла для сквозного сверления и для обработки глухих отверстий – напайные твердосплавные напайки.

Из-за того, что деревообработчикам приходится обрабатывать различные виды материалов с различными свойствами и в широком диапазоне размеров, а также с различным качеством обработанной поверхности, производители пил выпускают очень большое число моделей и типоразмеров. Например, итальянская фирма Freud выпускает около 70 моделей дисковых пил с несколькими типоразмерами каждая. Модели пил отличаются как основными геометрическими параметрами (внешним и посадочным диаметрами, шириной образуемого пропила), так и геометрическими параметрами режущего клина (величины передних и задних углов, наклоном передней или задней поверхностей клина по отношению к оси пилы, формами передней или задней поверхностей). Кроме того, в зависимости от назначения пилы и условий работы, зубья пилы изготавливаются из твердых сплавов различной твердости и прочности. То же самое можно сказать и об концевых фрезах и сверлах.


Затачивание инструмента на заводе

При изготовлении любого из названных инструментов одной из последних операций механической обработки является шлифование всех рабочих поверхностей режущего клина, то есть заточка, которая обеспечивает получение требуемых геометрических параметров режущего клина инструмента. При этом необходимо получить эти параметры с высокой точностью, а рабочие поверхности режущего клина должны иметь малую шероховатость. Отклонение угловых параметров режущего клина не должно превышать ±1°. Шероховатость рабочих поверхностей клина должна быть не более R 1,6 мкм. Радиус округления режущей кромки твердосплавных зубьев – не более 7-12 мкм, в то время, как у инструмента из быстрорежущей стали эта величина значительно меньше и может быть сразу после заточки меньше 1 мкм.


Как «стирается» пила, или «подноготная» износа

В результате взаимодействия режущей кромки инструмента и поверхностей режущего клина с обрабатываемым материалом происходит износ. В зависимости от условий резания и свойств обрабатываемого материала износ может иметь разный характер. При обработке твердосплавным режущим инструментом материалов с твердыми включениями в структуре, которые могут вызвать большие импульсные нагрузки на режущую кромку, на режущей кромке могут возникнуть сколы. Если размеры сколов таковы, что они ухудшают качество обработанной поверхности, то такой инструмент следует отправлять на переточку.

При обработке древесины и древесных материалов, свободных от твердых включений, преобладающему износу подвергается задняя грань клина и увеличивается радиус округления режущей кромки. Когда на задней грани появится ленточка износа и радиус режущей кромки достигнет больших величин, ухудшится качество обработанной поверхности и значительно возрастет потребляемая мощность привода вращения инструмента. В некоторых случаях при появлении широкой ленточки износа по задней грани может возникнуть пригорание обработанной поверхности в виде коричневых пятен из-за возникновения большого объема тепла от трения режущего клина и обработанной поверхности.

Износ по задней грани возникает потому, что при резании в зоне прохождения режущей кромки происходит сначала упругое сжатие обрабатываемого материала, а после прохождения режущей кромки – упругое восстановление. Поэтому зона контакта задней грани с обрабатываемым материалом имеет определенную ширину и ее величина зависит от свойств материала, режимов обработки и величины износа. Особенно большому износу подвергается режущий клин при обработке материалов содержащих абразивные частицы.

Как показал анализ характера износа пил фирмы FREUD, поступавших на заточку в заточной центр компании ДНЕПРО в течение трех лет, на режущем клине в процессе резания после определенного времени работы происходит округление режущей кромки и появляется ленточка износа по задней грани, а также закругление уголков зуба – точка пересечения трех рабочих плоскостей режущего клина.


В процессе исследования установлено, что по интенсивности процесс износа можно условно разделить на три этапа. 

Начальный износ, при котором режущая кромка быстро округляется из-за того, что после заточки на режущей кромке имеются зазубрины от выкрашивания отдельных зерен карбидов вольфрама, титана или тантала, а также появление ленточки износа на задней грани шириной не более 0,05 мм. 

Нормальный (медленный) износ – медленный рост радиуса округления режущей кромки и рост ширины ленточки износа на задней грани. 

На третьем этапе, когда ширина ленточки износа достигнет 0,15-0,2 мм, начинается интенсивный рост сил резания и, следовательно, растет температура на поверхностях режущего клина, которая ведет к росту температурных напряжений в поверхностном слое. Эти напряжения могут стать причиной появления микротрещин, то есть, к интенсивному износу. Предельно допустимым износом по задней грани считается ленточка шириной 0,3 мм и радиус округления режущей кромки 50-70 мкм. При достижении такого износа мощность, затрачиваемая на резание, может возрасти больше чем вдвое.


Доводить износ до таких величин не рекомендуется, потому что при этом: 

значительно ухудшается шероховатость обработанных поверхностей;

увеличивается расход энергии;

значительно сокращается количество переточек;

повышается стоимость заточки, потому что большой износ требует увеличения затрат времени на заточку. 

Мы рекомендуем следить за тем, чтобы износ не превышал 0,2 мм. 


Секреты заточки

Заточка – это процесс шлифования поверхностей режущего клина, которые были подвержены износу, и доведения радиуса округления режущей кромки до минимальных размеров.

Для того чтобы заточить определенный тип инструмента так, чтобы сохранить необходимые геометрические параметры режущего инструмента и обеспечить достаточную длительность его работы, необходимо иметь заточной станок, обеспечивающий заточку данного типа инструмента, правильно выбранный абразивный круг и правильно назначенные режимы шлифования.



Типы заточных станков

Заточные станки могут быть универсальными и специальными. 

На универсальных станках можно затачивать почти все дереворежущие инструменты, но они должны оснащаться специальными приспособлениями или устройствами для установки и закрепления каждого типа инструмента. Производительность универсальных станков низкая и они требуют высококвалифицированного обслуживания. 

У специальных станков высокая производительность, но на них, как правило, можно затачивать один-два типа инструментов в широком диапазоне геометрических параметров. Наиболее производительные и легко перенастраиваемые – станки с ЧПУ (числовым программным управлением), так как геометрические параметры затачиваемого инструмента изменяются вводом определенных величин этих параметров в программу управления. Режимы шлифования также вводятся в программу управления.

Из вышеприведенного анализа накопившегося опыта заточки различных видов и типов режущего инструмента, оснащенного твердосплавными ножами, следует, что высокое качество заточки достигается при соблюдении следующих основных правил и требований:

- правильный выбор характеристик шлифовального круга по зернистости, связке и форме;

- назначение оптимальных режимов шлифования (скорость резания, скорость продольной подачи, глубина шлифования и применение охлаждения):

- использование специальных автоматизированных станков;

- высокая квалификация операторов обслуживающих заточные станки.