Пиление древесины. Приемы пиления ручными пилами Техническая характеристика зубьев пил

Строение древесины Древесина состоит из растительных клеток и включает в себя сосуды, по которым движется вода и растворенные в ней минеральные соли, волокна, обеспечивающие механическую прочность древесины, а также ткани, в которых запасаются органические вещества (в

Сушка древесины Естественная сушка. Древесину для резьбы следует заготавливать впрок, поскольку естественная сушка, особенно влажного дерева, занимает иногда 1–2 года, а то и больше. С чурака (кряжа) кору не снимают, на нем поперек ствола делают вырубки топором, чтобы

Распиливание древесины Для создания крупных элементов пропильной резьбы и раскроя деревянных заготовок обычно применяют лучковые пилы и ножовки. Для выпиливания крупных внутренних фрагментов используют ножовки с узким полотном, имеющим форму клина (так называемые

Глава 1 Свойства древесины ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДРЕВЕСИНЫ Древесина как материал для различных конструкций относится к самым распространенным в строительстве, даже несмотря на то, что постоянно создаются, производятся и внедряются новые, более совершенные, часто

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ На микроуровне строение древесины является не менее интересным. Кроме того, оно определяет свойства хвойной и лиственной древесины. Например, у первых волокна прямолинейные (это связано со строением клеточных оболочек), следовательно,

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ Механические качества древесины определяют ее способность противостоять воздействию внешних нагрузок, которые подразделяются на:1) статические, возрастающие постепенно, плавно;2) динамические (ударные), воздействующие резко, мгновенно

ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ Чтобы деревянное изделие отвечало определенным требованиям, необходимо подбирать и соответствующего качества древесину, которая может иметь определенные недостатки, называемые пороками. Чем больше пороков, тем ниже качество древесины, тем более

Тесание древесины Бревно нужно уметь отесывать на 1, 2 или 4 канта (рис. 46).Чтобы отесать бревно, его размечают, для чего на закрепленном бревне выполняют пробивку по центру, боковых осей и ниток. Для этого натягивают шнур, предварительно натертый мелом, немного оттягивают

Пиление Завершив разметку, приступают к пилению, которое можно осуществлять как вдоль, так и поперек волокон. Для этого применяются пилы и ножовки. Лучковые пилы могут иметь широкое (45–55 мм) и узкое (5–6 мм) полотно. Первые используются для поперечного и продольного

Материалы и изделия из древесины Независимо от основного конструкционного материала для строительства гаража понадобятся бревна, брусья, доски и т. д.Количество деревянных материалов измеряют в кубических метрах. Чаще всего в строительстве применяют сосну и ель, но

В процессе пиления древесины получают брусья, бруски и доски. Распиливают древесину ручными или электрическими пи­лами.

Пила представляет собой ленту или диск с нарезанными зубьями (резцами) (рис. 8). Каждый зуб пилы имеет три режущие кромки: одну переднюю короткую и две боковые (рис. 8, а). У пил для про­дольного раскроя древесины зубья короткой режущей кромкой перерезают волокна древесины, а боковыми разделяют их между собой по направлению. Зубья этих пил имеют прямую заточк" и по форме напоминают треугольник, поэтому ими можно пилшь только в одну сторону. Зубья пил для поперечного раскроя имеют форму равнобедренного треугольника и двустороннюю заточку, поэтому ими можно пилить в обе стороны. Короткая режущая кромка этих пил разделяет волокна древесины, а боковые - перерезают их. Зубья пил имеют следующие параметры: шаг - расстояние между двумя смежными вершинами и высоту - рас­стояние между основанием и вершиной зуба. Для удаления обра­зующихся в процессе пиления опилок служит впадина.

Помимо пил для продольного и поперечного раскроя имеются также столярные пилы. Зубья этих пил устроены так, что ими можно пилить древесину вдоль и поперек. Они представляют собой равнобедренный треугольник с прямым углом, направленным в сторону пиления. Размеры режущих углов зубьев составляют сред­нюю величину между углами, принятыми у зубьев пил для про­дольного и поперечного раскроя.

Ручные пилы. Ручные пилы бывают ненатянутые - поперечные двуручные, ножевые (ножовки) со свободным полотном и натяну­тые - лучковые.

Пилы поперечные двуручные применяют для поперечного рас­кроя брусьев, брусков, досок (рис. 8, б). Зубья имеют форму равнобедренного треугольника, заточка косая.

Поперечной двуручной пилой работают двое рабочих. Древеси­ну кладут на подставку (стол, козлы) и намечают место пропила, на которое устанавливают пилу. Начинать пилить надо серединой пилы, а когда средние зубья углубятся в древесину, постепенно

Рис. 8. Ручные пилы:

а - элементы пилы, б - двуручная поперечная, в - ножовка широкая поперечная, г - ножовка узкая, д - ножовка с обушком, е - наградка, ж - лучковая пила; / - перед­няя короткая режущая кромка, 2 - передняя грань, 3 - боковые режущие кромки, 4 - линия основания зубьев пилы, 5 - полотно пилы, 6 - вершина зуба, 7 - пазуха или впадина зуба пилы, 8 - ручка, 9 - стойки, 10 - тетива, // - средник, 12 - закрутка

доводят размах пилы до всей ее длины. Работают пилой так: по­очередно один из работающих плавно тянет пилу к себе, а другой подает ее свободно тянущему, при этом работающие свободными руками (обычно левыми) поддерживают раскраиваемый материал. При пилении не следует сильно нажимать на пилу, так как она может застрять в пропиле. Пила должна быть хорошо заточена и правильно разведена.

Ножевые пилы (ножовки) бывают широкие, узкие и с обуш­ком. Ножовку широкую (рис. 8, в) применяют для ручной рас­пиловки древесины и древесных материалов при выполнении столярных и плотничных работ. Ножовки изготовляют для попе­речной (тип /), продольной (тип 2) распиловки древесины и уни­версальные (тип 3) (ГОСТ 26215-84). Они могут иметь сменные полотна.

Зубья ножовок должны быть заточены и разведены, причем зуб должен быть разведен на протяжении не менее 2 /з его высоты от вершины. Зубья ножовок типа 2 исполнения / должны иметь пря­мую заточку только передней грани зуба.

Развод зубьев производят поочередным отгибанием их в разные стороны на величину: для зубьев с шагом до 3 мм - 0,1...0,3 мм на одну сторону; 3 мм и более - 0,3...0,6 мм на одну сторону. Полотно ножовки должно иметь защитное покрытие.

Ножовкой узкой (рис. 8, г) распиливают тонкие пиломате­риалы, выпиливают криволинейные детали и выполняют сквозные пропилы.

Ножовку с обушком (рис. 8, д) используют для выполнения неглубоких пропилов, зарезания на «ус» и распиливания мелких отрезков древесины, а также при подгонке соединений. Верхняя часть пилы имеет утолщение. Толщина ручки 22 мм; толщина по­лотна до 0,8 мм. Зубья имеют форму прямоугольного треугольни­ка. Так как полотно имеет небольшую толщину, для придания ему жесткости в верхней части приклепывают обушок.

Ножовку-наградку (рис. 8, е) применяют для несквозного пропиливания пазов под шпонки, а также для выпиливания узких пазов. Она имеет толщину 0,4...0,7 мм.

Лучковую пилу (рис. 8, ж) используют для продольного и по­перечного распиливания древесины. Пила представляет собой деревянный станок (лучок) с натянутым на нем полотном. В ручки стоек вставляют и закрепляют на шпильках концы полотна пилы, стойки соединяют средником, а противоположные концы стоек связывают тетивой, натягиваемой закруткой. Станок делают из древесины твердых пород, тетиву - из крученого льняного или пенькового шнура диаметром 3 мм. Деревянные элементы лучко­вой пилы пропитывают олифой, шлифуют и покрывают светлым нитролаком.

Вследствие того, что полотно у лучковой пилы натянуто, ее делают длиннее и тоньше, чем у ножовки, благодаря чему ею можно пилить в полный размах, причем пропил получается тоньше и качественнее.

Лучковые пилы бывают размашные (распускные), поперечные, выкружные, шиповые.

Размашные пилы имеют полотно шириной 45...55 и толщиной 0,4...0,7 мм, шаг зубьев 5 мм, угол заострения зубьев 40...50°. Заточка зубьев прямая. Длина полотна 780...800 мм. Эти пилы применяют для продольного пиления древесины.

Поперечные пилы шириной полотна 20...25 и толщиной 0,4... 0,7 мм, шаг зубьев 4...5 мм, угол заострения зубьев 65...80°. Зубья имеют форму равнобедренного треугольника, заточка косая. Длина полотна 750...800 мм.

Выкружные пилы применяют для криволинейного фигурного пиления. Они имеют полотно длиной до 500 мм и шириной 4... 15 мм, зубья с прямой заточкой и с шагом 2...4 мм, угол заостре­ния 50...60°. Толщина полотна пилы не более 1 мм, поэтому полу­чается узкий пропил.

Шиповые пилы используют для выпиливания шипов и про­ушин. Они имеют полотно шириной 40...50 мм, толщиной 0,4...

Рис. 9. Фугование вершин зубьев пилы:

а - в специальной колодке, б - на верстаке; I - напильник, 2 - колодка, 3 - пила, 4 - верстак

0,5 мм, зубья прямоугольной формы с шагом 3...4 мм и углом за­острения 80...85 0 . Пила имеет длину 600...700 мм.

По окончании пиления тетиву следует несколько ослабить, что­бы не растягивать полотно пилы. Ручки должны входить в стойки плотно и поворачиваться с небольшим усилием. Помимо этого, чтобы избежать растяжения тетивы в нерабочем состоянии, сле­дует немного отпустить закрутку.

Подготовка ручных пил к работе заключается в фуговании, разводке и заточке пил. Сначала пилы надо тщательно очистить от смолы, приставших опилок, ржавчины, промыть в керосине. Если поверхности полотен имеют неровности, их выправляют молотком на ровной металлической плите. Затем приступают к фугованию - выравниванию вершин зубьев пил, так как они должны находиться на одной высоте. В деревянную колодку (рис. 9, а) вставляют напильник, после чего колодку с напиль­ником надевают на пилу и двигают по полотну, выравнивания при этом вершины зубьев.

Выравнивать вершины зубьев пилы можно и другим способом. В верстаке укрепляют доску (рис. 9, б), в прорезь которой встав­ляют сначала напильник, а затем полотно пилы зубьями вниз и, двигая пилой по напильнику, выравнивают вершины зубьев. Выравнивать вершины зубьев необходимо периодически, иначе они будут неравномерно участвовать в пилении. Качество фугования проверяют, прикладывая к вершинам зубьев линейку. Если верши­ны зубьев плотно примыкают к ребру линейки, фугование выпол­нено правильно.

В процессе пиления полотно пилы трется о стенки распили­ваемой доски и зажимается в пропиле. Во избежание зажима полотна пилы в пропиле зубья необходимо разводить. Развод зубьев пил заключается в том, что их поочередно отгибают: четные зубья - в одну сторону, а нечетные - в другую. При разведении зубьев нужно отгибать на сторону не весь зуб, а только его верх­нюю часть примерно на высоте до 2 /з от вершины.

При пилении древесины твердых пород зубья разводят на 0,25... 0,5 мм на сторону, а мягких пород - на 0,5...0,7 мм. Надо строго

Рис. 10. Инструмент для разводки и проверки развода зубьев пил:

а - простая разводка с упорами, б -г шаблон для проверки правильности развода зубьев пилы, в - универсальна» разводка, г - разводомер индика­торный типа РИ; / - пила, 2 - шаблон, 3 - рычаг, 4 - пластинка, 5 - регулировочные винты, б - шарнирный регулятор величины развода, 7 - шкала, 8 - винт с упором, 9 - пружина, 10 - опорная поверхность, // - индикатор

соблюдать величину развода, так как при широком разводе пропил получается большим и неровным.

Зубья ручных пил разводят разводками следующим образом (рис. 10, а). Полотно пилы плотно зажимают в тиски, а затем от­гибают зубья попеременно то в одну, то в другую сторону. Раз­водить зубья пилы нужно равномерно, не применяя больших уси­лий и резких движений, так как иначе можно сломать зуб. Помимо обычной применяют универсальную разводку (рис. 10, в).

Правильность развода зубьев пилы проверяют шаблоном (рис. 10, б), прикладывая его к полотну пилы, зажатой в тисках. Сначала проверяют четные зубья, а затем нечетные. Неправильно отогнутые зубья нужно исправить.

Правильность развода пил можно проверить более точно инди­каторным разводомером типа РИ (рис. 10, г). При измерении разводомер опорной поверхностью плотно прижимают к полотну пилы, а наконечник индикатора располагают напротив вершины контролируемого зуба. По отклонению стрелки индикатора опре­деляют величину развода.

Следующая операция - заточка зубьев пил напильниками с двойной и одинарной насечкой. По форме напильники различают трехгранные, ромбические и плоские. Ручные пилы обычно зата­чивают трехгранными или ромбическими напильниками.

При заточке полотно пилы зажимают в тиски, укрепляемые на верстаке. Напильник прижимают к зубу при движении от себя, а при возврате его слегка приподнимают, чтобы он не касался пилы. Сильно прижимать напильник к зубу не следует, так как при этом он будет нагреваться, что приведет к уменьшению прочности зубьев пил. Зубья с прямой заточкой пил для продольного раскроя

Рис. 11. Затачивание пил напильниками:

а - расположение пилоточа при прямой заточке, б - то же, при косой заточке, в - зата­чивание лучковой пилы, закрепленной в тисках, г - уложенной в деревянную колодку

затачивают с одной стороны, причем напильник следует держать перпендикулярно полотну пилы.

Пилы для поперечного раскроя древесины имеют косую за­точку, поэтому их зубья затачивают трехгранным напильником, который держат под углом 60...70°. У этих пил зубья затачивают через один. Заточив зубья с одной стороны, пилу поворачивают к себе другой стороной и, укрепив в тисках, затачивают остальные зубья.

Лучковые пилы затачивают трехгранными напильниками, кото­рые подбирают по размерам зубьев пил. Наточенные пилы не должны иметь заусенцев, засинений и других дефектов. Заусенцы снимают напильником с мелкой насечкой (бархатным). Приемы ручной заточки пил показаны на рис. 11.

Приемы работы ручными пилами заключаются в следующем. Для работы полотно пилы по отношению х.станку (лучку) уста­навливают под углом 30°, при этом полотно пилы должно быть прямолинейным, без перекосов и хорошо натянутым. Правиль­ность установки пилы проверяют следующим образом: левой рукой держат за средник, а правой - за ручку и смотрят одним глазом на полотно пилы. Если полотно пилы установлено правильно, то оно будет иметь вид натянутой нити (рис. 12, а), а если неверно,

Рис. 12. Установка лучковых пил:

а - пила установлена правильно, б - пила перекошена

то скрученный конец будет толще (рис. 12, б). Исправляют поло­жение полотна пилы поворотом ручки.

При продольном пилении доску или брусок кладут на верстак либо на стол так, чтобы отпиливаемая часть выступала наружу, т. е. свешивалась за верстачную доску, и укрепляют струбциной. Затем намечают линию распила карандашом с линейкой или рей­смусом. Линию распила можно разметить лезвием острой стамес­ки, при этом образуется прорезь в виде риски, хорошо видной на поверхности древесины.

При распиливании древесины пилу направляют таким образом, чтобы она не сходила с намеченной линии распила и не зажима­лась в пропиле, шла свободно и легко, не перекашивалась в про­пиле, а шла ровно, не качаясь. При перекосе полотно пилы заще­мится в пропиле или будет тяжело продвигаться от трения, нагре­ется и потеряет свои прочностные качества.

В процессе пиления правой рукой держат пилу за стойку, а левой поддерживают распиливаемую доску. При этом ступня левой ноги должна стоять параллельно верстаку, а правой - под углом 70...80° к ступне левой ноги.

При пилении (рис. 13, а) делают движения «вразмах», прижи­мают пилу к дну распила при движении вниз и несколько отводят ее в сторону при движении вверх (холостой ход). Пилить нужно ровно, без резких движений, сильных нажимов и без перекосов. При продольной распиловке короткие доски с разметкой закрепля­ют в тисках в вертикальном положении так, чтобы риска была видна работающему (рис. 13, в). Пилу ставят на линию разметки и медленным движением на себя делают неглубокий пропил, после чего можно пилить в полный размах пилы. Пиление можно также производить и по бруску (рис. 13, г).

При пилении нужно следить за качеством распиливаемой по­верхности. Шероховатая, грубая поверхность получается, если пи­лят древесину пилой с крупными и неправильно разведенными зубьями, а также при работе с плохо заточенной пилой. Непра-

Рис. 13. Продольный раскрой:

а - досок, уложенных на верстаке, б - положение ног работающего при продольном

распиливании доски, уложенной горизонтально, в - пиление при вертикальном положении

доски, г - начало пиления по бруску

Рис. 14. Поперечный раскрой досок:

пиление доски, б - положение работающего при по­перечном раскрое (пилении)

вильныи распил древесины получается также при сильном нажиме пилой и при отклонении от риски.

При поперечном распиливании досок и брусков материал кла­дут на верстак или стол так, чтобы отпиливаемый отрезок свисал с него, и по сделанной заранее риске делают запил, держа лучко-

Рис. 15. Поперечное пиление лучковой пилой в распило­вочном ящике (штоссладе)

вую пилу правой рукой за стойку выше ручки, а левой поддер­живают материал (рис. 14).

Для точного поперечного раскроя доски или бруска под опре­деленным углом без разметки применяют распиловочный ящик (рис. 15), в боковых стенках которого имеются пропилы, сделан­ные под определенным углом (45, 90°). При пилении материал поддерживают левой рукой, а правой берут за стойку пилы и, на­правляя ее в нужный пропил, торцуют материал.

Механизированное пиление. Ручное пиление древесины - тру­доемкая и малопроизводительная операция. Применение электро­инструмента для пиления древесины повышает производительность труда в 5... 10 раз, не требует больших физических усилий и повы­шает качество работ. Для механизированного пиления применяют ручные цепные и дисковые электрические пилы.

Дисковые электропилы (ИЭ-5102Б, ИЭ-5103, ИЭ-5104, ИЭ-5106, ИЭ-5107) служат для продольного и поперечного раскроя досок и брусков различных пород древесины. Электропилу ИЭ-5107 применяют для распиловки досок и брусков толщиной до 65 мм вдоль и поперек волокон. Ею можно раскраивать древесину под нужным углом (0...45 0). Она состоит из электродвигателя, одно­ступенчатого редуктора, подвижного и неподвижного защитных кожухов, основания, пильного диска, ножа для расклинивания распиливаемого материала, рукоятки с выключателем и фильтром для подавления радиопомех, ручки, токоподводящего кабеля со штепсельной вилкой. Работать пилой безопасно, так как электро­двигатель имеет двойную изоляцию (класс защиты П). Электро­пилу ИЭ-5107 можно эксплуатировать и как стационарный станок, установив и закрепив ее на верстаке.

В электропилах применяют плоские круглые пилы (ГОСТ 980-80) диаметром 160...200 мм, толщиной 1,2... 1,8 мм.

Дисковыми электропилами распиливают древесину вдоль (рис. 16, а) и поперек (рис. 16, б) волокон, выбирают четверти

Рис. 16. Приемы работы дисковой электропилой: а - пиление древесины вдоль волокон; б - то же, поперек волокон, в - выборка четверти,

г - зарезка шипов, гребней

Рис. 17. Пила ручная электрическая дисковая по дереву:

1 - кабель, 2 - рукоятка основная, 3 - электродвигатель, 4 - рукоятка, 5 - па­нель (плита опорная), 6 - пильный диск, 7 - ограждение (кожух)

(рис. 16, в) и зарезают шипы (рис. 16, г). Общий вид дисковой пилы показан на рис. 17.

До начала работы нужно осмотреть пильный диск, проверить правильность развода и заточки зубьев пил, отсутствие трещин на диске, а также правильность посадки его на шпиндель и креп­ление гайкой. Кроме того, проверяют исправность редуктора путем проворачивания пильного диска. Если пильный диск вра­щается легко, то редуктор исправен, а если диск движется с тру­дом, то, видимо, смазочный материал в редукторе загустел. Для разжижения смазочного материала электропилу включают на хо­лостой ход на 1 мин. После проверки работы пилы вхолостую берут левой рукой переднюю рукоятку электропилы, а правой -

заднюю и плавно опускают пилу на обрабатываемый материал, укрепленный на верстаке, столе. Во избежание порчи верстачной доски под распиливаемый материал подкладывают дефектный материал. Пильный диск устанавливают по отношению к панелям (плите) таким образом, чтобы он выступал на глубину пропила.

Передвигать электропилу по материалу нужно прямолинейно и ровно, без толчков и перекосов. При быстром движении пилы по материалу может заклиниться пильный диск, перегрузиться электродвигатель, что приведет к выходу его из строя.

При заклинивании пильного диска в материале необходимо электропилу немного отодвинуть назад и только после освобож­дения пильного диска, когда он наберет нужную частоту вращения, можно продолжить пиление. Если при заклинивании пильный диск остановится, надо немедленно выключить электродвигатель. Пере­двигать пилу по материалу нужно так, чтобы пильный диск на­правлялся строго по разметке. По окончании работы электропилу отключают от сети, очищают керосином, смазывают и кладут для хранения в специальный ящик.

Техника безопасности. До начала работы проверяют исправ­ность электропилы, надежность изоляции, качество заточки пиль­ного диска, прочность крепления его к шпинделю, правильность установки и крепления панели (плиты), исправность кожухов. Если при работе электропилой пильный диск «бьет» (вибрирует), надо проверить прочность его крепления, заточку зубьев пилы и выявить, не погнут ли пильный диск. Если нижний предохрани­тельный кожух плохо закрывается, проверяют натяжение пру­жины и, если она ослабла, заменяют более упругой.

Если при работе пильный диск сильно нагревается, проверяют заточку зубьев, их развод и правильность установки диска пилы (перпендикулярность шпинделю). В случае выявления одного из указанных дефектов работу надо прекратить, заменить пильный диск и правильно установить его на место.

Электропила должна быть надежно заземлена. Работа электро­пилой безопасна только в сухом помещении. Во влажном, сыром помещении работать электропилой можно при напряжении 36 В.

Работать нужно только хорошо заточенным инструментом. Ручки ручных пил должны иметь гладкую поверхность, без зади-ров и сучков. При переносе пил во избежание получения травмы необходимо надевать чехлы на полотна. Ручные пилы следует хра­нить в шкафчиках. Оставлять пилы на верстаках или столах нель­зя. К работе с электропилами может быть допущен рабочий, хо­рошо изучивший правила техники безопасности.

Как известно пиление - это одна из вариаций процесса резания древесины, в результате которого происходит разделение заготовки на части. При этом происходит часть заготовки превращается в отходы - стружку или опилки. Пиление производится специальным режущим инструментом - пилами, которые работают в закрытом пропиле.

Пропилом называется щель, образующаяся в древесине при срезании зубьями режущего инструмента узких стружек и опилок. У пропила можем выделить несколько параметров с которым взаимодействуют зубья режущего инструмента, таких как боковые стенки и дно. Так же ширина пропила, определяющая количество древесного материала отправляемого в отходы, которая в свою очередь обусловлена размером режущей части инструмента.

Из за особенностей структуры древесного материала различают пиление направленное вдоль волокон, пиление поперек волокон и смешанное пиление.

Пиление в направлении вдоль волокон древесины, так и называется "продольным". При продольном пилении древесины главная режущая кромка резца, а это один зуб пилы, осуществляет торцевое или продольно-торцевое резание. Боковые кромки зуба пилы при этом производят поперечное или продольно-поперечно резание. Пример продольного пиления - раскрой лафета на доски на многопильном станке, пиление бревна на необрезные доски на ленточнопильном станке или обрезка кромки необрезной доски на специализированном кромко-обрезном станке.

Пиление в направлении поперек волокон древесины называется "поперечным". При поперечном пилении древесины главная режущая кромка зуба пилы режет поперек волокон., а боковые кромки в торец. Примером поперечного пиления является операция "торцевания" заготовок, осуществляемое на торцовочных станках.

В случае смешанного резания или резания под углом к направлению волокон древесины главная режущая кромка зуба пилы производит торцово-поперечное или торцово-поперечно-продольное резание. Боковы кромки зуба пилы производят поперечно-торцевое резание.

Пиления при раскрое различных древесных материалов, таких как фанера, древесностружечные или древесноволокнистые плиты, всегда будет смешанным. Это обусловлено разнонаправленной ориентацией составляющих плиту волокон по толщине обработки.

Инструменты для пиления - Пилы.

Пиление древесины принято производить специальным инструментом для пиления, т.е. пилами. Пила это режущий инструмент оснащенный множеством резцов, установленных на полотне пилы один за другим. Пилы бывают нескольких в той или иной степени отличающихся видов - рамные, ленточные, цепные и дисковые.

Рамные пилы представляют собой конечное, относительно жесткое полотно с установленными с одной стороны зубьями -резцами. Пример рамной пилы - двуручная пила для домашнего использования. Пиление рамными пилами производится при прямолинейно-возвратном движении полотна пилы.

Ленточные пилы по своей структуре близки к рамным. Отличие в том, что тело ленточной пилы более узкое и гибкое и может быть сварено в кольцо. Тем самым образуется инструмент, с бесконечным рядом зубьев-резцов, пиление которым производится благодаря непрерывному вращению в одну сторону.

Цепные пилы по принципу работы близки к ленточным пилам, хотя устройство их, конечно, отличается кардинально. Это бесконечная вращающаяся последовательность зубьев, установленная на специальный носитель - цепь.

И наконец - дисковые пилы. У инструмента этого вида зубья-резцы располагаются по внешней стороне диска, как правило стального. Диаметры дисков для пил этого вида могут быть самыми различными, что в сочетании с комбинацией количества самих зубьев дает возможность использовать их в самых различных областях применения.

Некоторые общие особенности пил.

Конструктивное исполнение вышеуказанных видов пил будет описано в отдельных статьях на нашем сайте, здесь коснусь только о некоторых общих моментов. Зона пилы, где установлены зубья носит название "зубчатый венец". Профиль зуба пилы может быть с прямой заточкой, применяется для продольного пиления, с косой заточкой, для поперечного, применяются так же и более сложные профили, а так же их комбинации.

При пилении боковые режущие кромки зубьев пилы оказывают давление на стенки пропила. После прохода зубьев пилы стенки пропила частично восстанавливаются, сокращается расстояние между ними, что может привести к зажатию полотна пилы в пропиле. При трении пилы о стенки пропила возрастает нагрузка на механизмы, приводящие пилу в движение, а пила может нагреться до потери устойчивости.

Для обеспечения свободного движения полотна пилы во время пиления и исключения потерь мощности от трения боковых стенок пропила о полотно пилы нeoбходимо, чтобы ширина пропила превышала толщину полотна пилы. Одним из способ обеспечения этого условия стал, так называемый "разводом" зубьев пилы, т.е. чередующимся отгибанием зубьев наружу. В случае применения в качестве резцов пилы напаянных пластинок твердого сплава, их размер должен превышать толщину тела пилы.

Важной характеристикой пилы любого вида является такой параметр как "вместимость межзубной впадины". Производительность при пилении характеризуется величиной подачи на зуб, определяемой как раз по вместимости межзубной впадины, заполняемой образовавшимися при пилении опилками. Существуют созданные на основании многочисленных исследований рекомендации для расчета подачи на зуб по заполнению впадин опилками и о них мы поговорим при описании особенностей пиления конкретными видами пил.

Некоторые особенности пиления.

Пиление может осуществляться по индивидуальному или групповому плану. При индивидуальном пилении исходный древесный материал распиливается одной пилой и отдельными резами, что позволяет учесть его индивидуальные особенности.

Индивидуальное пиление характерно для обработки на круглопильных, ленточнопильных вертикальных или горизонтальных станках и эффективен при распиловке древесины ценных пород, раскрое бревен большого диаметра и бревен со значительными пороками.

В остальных случаях возможно групповое пиление, для этого применяются лесопильные рамы, многопильные круглопильные и ленточнопильные, а также фрезерно- пильные станки.

Процессы пиления древесных материалов это сложный физико-механический процесс разрушения не только обрабатываемого материала, но и самого режущего инструмента, под воздействием сбегающей стружки и поверхности резания на рабочие грани инструмента.

Сложность процесса резания определена непостоянством свойств древесины и древесных материалов, изменением режущей способности резца из-за нарушения геометрии лезвия, многообразием технологических факторов и их сложными взаимосвязями. Об этом мы еще будем говорить в следующих статьях.

Лекция 11

Пиление древесины . Общие сведения

1. Характеристика процесса пиления

Пиление – это процесс деления древесины пилой на объемные недеформированные части путем превращения в стружку объема древесины между этими частями.

Пила – многолезвийный режущий инструмент, который работает в закрытом пропиле. Пропил – это щель, образующаяся в древесине при срезании зубьями узких стружек (опилок). У пропила различают боковые стенки и дно, с которым взаимодействуют лезвия (зубья).

2. Классификация видов пиления

Пиление древесины классифицируют по нескольким признакам.

В зависимости от положения плоскости пилы по отношению к волокнам древесины различают пиление продольное, поперечное и смешанное.

При продольном пилении плоскость пилы расположена параллельно или приблизительно параллельно волокнам древесины. По принципу продольного пиления работают лесопильные рамы, круглопильные и ленточнопильные станки, на которых распиливают бревна и брусья на доски, раскраиваются пиломатериал по ширине или по толщине в продольном направлении.

При поперечном пилении плоскость пилы расположена перпендикулярно или приблизительно перпендикулярно волокнам древесины. Пиление выполняется вручную поперечными пилами, ножовками или на торцовочных станках, применяемых для раскроя хлыстов на круглые сортименты, удаления пороков древесины и обзольных участков с концов пиломатериала, а также придания пиломатериалу заданной длины и качества.

При смешанном пилении плоскость пилы расположена под острым углом (10˚…80˚) к направлению волокон.

В зависимости от вида применяемых пил различают следующие виды пиления:

– продольное пиление рамное, пиление ленточными, круглыми и лобзиковыми пилами;

– поперечное пиление круглыми, цепными и лобзиковыми пилами;

– смешанное пиление круглыми, ленточными и лобзиковыми пилами.

В зависимости от количества одновременно работающих пил в станке различают способ раскроя пиломатериала индивидуальный и групповой. Раскрой бревен и пиломатериалов одной пилой называют индивидуальным, а несколькими пилами – групповым.

При индивидуальной распиловке бревна распиливают на пиломатериалы отдельными резами на круглопильных, ленточнопильных вертикальных или горизонтальных станках. Раскрой выполняется с учетом индивидуальных особенностей качественных зон каждого бревна. Такой способ раскроя эффективен при распиловке древесины ценных пород, раскрое бревен большого диаметра и бревен со значительными пороками.

Для групповой распиловки применяют лесопильные рамы, многопильные круглопильные и ленточнопильные, а также фрезерно-пильные станки.

В зависимости от положения заготовки относительно центра круглой пилы различают пиление периферийной зоной пилы, средней зоной и центральной зоной пилы, а также пиление верхней и нижней зоной пилы.

При работе периферийной зоной пилы зубья пилы выступают над поверхностью заготовки на величину, равную примерно высоте зуба.

При работе средней зоной пилы зубья выступают над поверхностью заготовки на величину, равную примерно одной трети радиуса пилы.

При работе центральной зоной центр пилы расположен на середине высоты пропила. Такое пиление применяется в фрезерно-пильных станках.

Периферийная и средняя рабочие зоны пилы могут быть расположены на верхнем или нижнем участках пилы, что наблюдается в круглопильных станках с нижним и верхним расположением пильного вала.

При раскрое бревен на пиломатериалы применяют такие способы (рис. 1):

– развал бревна;

– развал бруса;

– распиловка с брусовкой на один или два бруса;

– выпиловка несимметричного бруса (шпалы);

– развально-сегментный и брусо-сегментный;

– круговой;

– секторный.

При распиловке бревен вразвал на лесопильных рамах или многопильных круглопильных станках за один проход образуются необрезные доски и горбыли. Этот способ распиловки часто применяют при раскрое бревен лиственных пород.

При распиловке с брусовкой бревно распиливают за два прохода. На первом проходе из бревна получают один или два двухкантных бруса, необрезные доски и два горбыля. На втором проходе осуществляют развал бруса и получают обрезные доски шириною, равной толшине бруса, необрезные доски и два горбыля. При этом доски, выпиленные из средней части бруса, получаются радиальными. Доски, выпиленные из периферийных зон бруса, получаются тангентальными. Остальные доски занимают промежуточное положение.

При развально-сегментном способе раскроя на первом проходе из средней зоны бревна выпиливают несколько необрезных досок, а из боковой зоны получают два сегмента.

При круговом способе распиловки бревен каждый последующий рез может быть направлен параллельно, перпендикулярно или под любым углом к предыдущему. Это позволяет получать пиломатериалы радиальной и тангентальной распиловки. Распиловку бревна можно вести параллельно его продольной оси или параллельно образующей. Круговой способ особенно эффективен при раскрое крупномерного сырья.

При секторном способе распиловки сначала распиливают бревно продольно оси бревна на части, имеющие в поперечном сечении вид секторов. Затем из каждого сектора выпиливают один брусок, пласть которого параллельна или перпендикулярна радиусу бревна. Если годовые слои древесины будут расположены к пласти под углом меньше 45˚, то получается пиломатериал тангентальной распиловки, при угле больше 45˚, но меньше 60˚, получается пиломатериал смешанной распиловки, а при угле более 60˚ – радиальной распиловки.

3. Уширение пропила

При пилении боковые режущие кромки зубьев деформируют стенки пропила. После прохода зубьев стенки пропила упруго восстанавливаются, расстояние между ними сокращается, и полотно пилы может быть зажатым. От трения пила настолько сильно нагревается, что работать ею становится невозможно, она теряет устойчивость.

Чтобы предотвратить зажим пилы, делают уширение ее зубчатой кромки. Ширина пропила всегда должна быть больше толщины полотна пилы. Если это условие не соблюдается, то стенки пропила зажимают пилу.

Уширение пропила выполняют путем развода или плющения зубьев, или применяют пилы с боковым поднутрением, или пилы оснащают пластинками из твердых сплавов, зубья которых затачивают с боковым поднутрением.

При разводе (рис. 2, а ) кончики зубьев длиной 0,3…0,5 высоты зуба отгибают поочередно в разные стороны. При плющении (рис. 2, б ) кончики зубьев расплющивают и формуют, придавая им форму лопаточек, расположенных симметрично относительно корпуса пилы.

Круглые строгальные пилы (рис. 2, в ), имеют боковое поднутрение под углом 15¢ и 25¢.

Зубья пил с пластинами твердого сплава (рис. 2, г ) имеют форму лопаточек с боковым поднутрением.

Ширина пропила в этом случае находится следующим образом:

где b – ширина пропила, мм;

S – толщина полотна пилы, мм;

S ’ – уширение зубьев на каждую сторону, мм.

Значения S ’ рекомендуется брать по справочнику в диапазоне 0,2...1,1 мм. Его величина зависит от породы древесины (плотности), влажности и условий работы.

4. Удельная сила трения

Пропил – это узкая щель, образуемая пилой. Срезаемая стружка шириною b попадает в пропил шириною b п.

Из-за упругости древесины стенки пропила после прохода зуба частично восстанавливаются. Ширина пропила b п < b . Таким образом, стружка оказывается зажатой с боков стенками пропила (рис. 3).

При дальнейшем движении зуба стружка, преодолевая силы трения F т по стенкам пропила и передней поверхности зуба, впрессовывается в междузубную впадину, постепенно заполняя ее. Чем больше путь зуба в древесине, тем больше накапливается стружек во впадине, тем сильнее она спрессовывается и трется о стенки пропила.

Средняя сила трения за проход зуба в заготовке

где a – касательное давление на зуб от трения стружки в пропиле (удельная сила трения стружки о стенки пропила), МПа.

Удельная сила трения стружки в пропиле равна отношению средней силы трения к поперечному сечению срезаемого слоя:

. (2)

Значения a для пил с разведенными al и плющеными aD зубьями находят по (табл. 1).

Таблица 1

Касательное давление a на зуб пилы от трения стружки в пропиле

Удельная сила трения представляет собою касательное давление стружки на зуб, создаваемое силами трения в пропиле.

5. Производительность пилы по вместимости впадин

Производительность пиления характеризуется величиной подачи на зуб, определяемой по вместимости междузубной впадины.

Образовавшиеся при пилении опилки помещаются междузубными впадинами и выносятся ими из пропила.

На основании многочисленных исследований теорией резания рекомендуются следующие формулы для расчета подачи на зуб по заполнению впадин опилками:

при пилении рамными пилами

; (3)

при пилении ленточными пилами

при пилении дисковыми пилами

где t max – максимальная высота пропила.

6. Толщина срезаемого слоя при работе плющеными и разведенными зубьями

На рис. 4 показаны три пропила одинаковой ширины b , в которых срезаются слои древесины при одинаковой подаче на зуб S z. В первом пропиле показаны разведенные зубья пилы, а во втором пропиле – формы слоев, срезаемых этими зубьями. В третьем пропиле изображена форма слоев, срезаемых плющеными зубьями. Площади слоев, срезаемых разведенными и плющеными зубьями, одинаковы и равны bS z. Среднее значение подачи на зуб по длине режущей кромки находят путем деления площади среза на длину режущей кромки bл :

.

Обычно принимают

, (6)

где m – угол подачи (угол между направлениями скоростей движения подачи и главного движения).

7. Форма зуба пилы для продольного и поперечного пиления

Правило пиления можно сформулировать так: при внедрении зуба в древесину сначала необходимо перерезать волокна, а затем с наименьшим сопротивлением отделить их от массива и удалить стружку из пропила.

При продольном пилении (рис. 5, а ) зуб своей главной режущей кромкой врезается в древесину и перерезает ее волокна. Клин зуба проникает в древесину и передняя грань стремится отжать надрезанную стружку от массива. Так как прочность древесины в плоскости волокон слабая, то надрезанная часть стружки скалывается и попадает в междузубную впадину.

Зуб пилы должен иметь угол резания при главной режущей кромке всегда меньше 90°. Боковые режущие кромки не затачивают и оставляют их с углом резания 90°.

При поперечном пилении (рис. 5, б ) работу перерезания волокон древесины выполняют боковые режущие кромки. Для этого зубья выполнены с боковой заточкой. При внедрении зубьев в древесину на глубину 0,8 мм напряжения на дне пропила, созданные скошенными передними гранями зубьев (рис. 5, в ), достигают предела прочности на скалывание вдоль волокон и перерезанные волокна скалываются то влево, то вправо вдоль волокон.

При поперечном пилении древесины основную работу выполняют боковые режущие кромки зубьев, наклоненные вперед и имеющие скошенные передние грани. Для обеспечения этих условий зубья пилы затачивают так: угол резания при главной режущей кромке d > 90 ° , а боковая режущая кромка выполняется с углом косой заточки j = 40...45 ° .

Контрольные вопросы и задания

Укажите цифрой номер правильного ответа

1. При пилении древесины круглой пилой, у которой толщина диска равна 2 мм и уширение зубьев на сторону равно 0,6 мм, ширина пропила равна, мм

2. Уширение зубьев пил достигают путем

1) развода,

2) плющения,

3) применения пил с боковым поднутрением,

4) напайки пластин с последующей их косой заточкой,

5) увеличения толщины пилы.

3. Чем отличаются пилы продольного и поперечного пиления?

4. Как учесть в расчетах трение пилы в пропиле?

5. Какие способы распиловки Вы знаете?