PL244820B1

PL244820B1 - Sposób zwiększania sztywności piły tarczowej w kierunku poprzecznym i zmniejszania jej sztywności w kierunku radialnym i odpowiednia piła tarczowa

Info

Publication number: PL244820B1
Application number: PL427158A
Authority: PL
Inventors: Stanisław SZYSZKOWSKI; Stanisław Szyszkowski; Piotr SZYSZKOWSKI; Piotr Szyszkowski; Walerian SZYSZKOWSKI; Walerian Szyszkowski
Original assignee: Aspi Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2024-03-11
Also published as: EP3852961A1; ES2950716T3; SI3852961T1; LT3852961T; FI3852961T3; WO2020058788A1; EP3852961B1; PL427158A1; PL3852961T3; PT3852961T

Abstract

Sposób ulepszania piły tarczowej, której tarcza zawiera korpus zaopatrzony w obwodowe zęby tnące, obejmujący rowkowanie tarczy piły, w którym w korpusie (2) piły (1) po obu stronach jej tarczy wykonuje się rowki (4a, 4b) o głębokości mniejszej od grubości korpusu (2), skierowane w kierunku różnym od kierunku radialnego, tworząc na tarczy równomiernie kątowo rozmieszczone rowkowane sekcje kątowe zajmujące przynajmniej część tarczy, w których to rowkowanych sekcjach każdy promieniowy przekrój (A-A) tarczy zawiera co najmniej dwa rowki (4a, 4b) z których każdy leży po innej stronie tarczy, tak by każdy rowek znajdował się w obszarze korpusu (2), który po jego przeciwnej stronie jest wolny od rowków.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania sztywności piły tarczowej w kierunku poprzecznym i zmniejszania jej sztywności w kierunku radialnym i odpowiednia piła tarczowa.

Piły tarczowe są narzędziami wieloostrzowymi przeznaczonymi do cięcia różnych materiałów, w szczególności metali, stopów lekkich, tworzyw sztucznych, drewna i materiałów drewnopochodnych, w zależności od rodzaju piły oraz jej przeznaczenia.

Do cięcia różnych materiałów stosowane są powszechnie płaskie lub stopniowane wieloostrzowe piły tarczowe, które w najprostszym przykładzie mają postać cienkiej płaskiej tarczy z wyciętymi na obwodzie zębami. Piły takie pracują w specyficznych warunkach. Nadmierna grubość piły przyczynia się do zwiększenia ilości obrabianego materiału i do zwiększenia zużycia energii, co jest niekorzystne. Jednak ze względu na sztywność piły, jej grubość nie może być zbyt mała. Z powyższych powodów, jak również ze względu na zmienne obciążenie poprzeczne i ruch w wąskiej szczelinie materiału przecinanego, budowa piły powinna być ściśle dostosowana do zadań wynikających z właściwości procesu przecinania.

Podstawowym czynnikiem wpływającym na efekt przecinania jest poprzeczna sztywność piły w części obwodowej, która zależy przede wszystkim od poziomu ściskających naprężeń termicznych powstałych w procesie cięcia. Przez sztywność poprzeczną piły rozumie się tu sztywność w kierun ku prostopadłym do promienia. Im wyższy jest poziom naprężeń termicznych, tym mniejsza jest poprzeczna sztywność piły. Zależy ona również od średnicy piły, średnicy tarcz zaciskowych, grubości korpusu piły i rodzaju materiału, z którego jest wykonana, geometrii piły, ilości i kształtu zębów i wielkości otworów np. otworów wygłuszających, chłodzących, kompensacyjnych, czyszczących i innych.

W celu poprawienia efektywności pracy piły tarczowej konwencjonalnie stosuje się nadawanie korpusowi piły naprężeń wstępnych, co ma na celu wywołanie w części obwodowej piły naprężeń rozciągających, a w pierścieniu środkowym - ściskających. Taki rozkład naprężeń występujący w stanie spoczynku kompensuje przynajmniej część ściskających naprężeń termicznych, pojawiających się w czasie pracy piły. Naprężanie wstępne może być nadane różnymi metodami znanymi specjalistom; mogą to być np. metody mechaniczne lub termiczne.

Nadawanie naprężeń wstępnych ma jednak tę wadę, że nadany stan naprężenia nie jest trwały - należy go często badać i uzupełniać ubytki naprężeń.

Jednym z powodów utraty przez piłę sztywności poprzecznej w procesie cięcia są nieprawidłowo odprowadzane ze szczeliny przecinanego materiału wióry, co powoduje, że mogą pojawiać się niekorzystne zjawiska termiczne wpływające na podwyższenie temperatury i ściskających naprężeń termicznych w części obwodowej piły. Powoduje to obniżenie jakości i dokładności przecinanych powierzchni, jak również obniżenie trwałości piły. Z tego powodu istotne jest jak najbardziej skuteczne odprowadzanie wiórów. W procesie przecinania tylko część powstających wiórów jest bezpośrednio transportowana w przestrzeni międzyzębowej i wyrzucana na zewnątrz materiału przecinanego. Reszta wiórów pozostaje w szczelinie przeciętego materiału, powodując przepływ wiórów między ostrzami i po korpusie piły. W celu zwiększenia ilości wiórów wyprowadzonych na zewnątrz materiału w wielu konstrukcjach pił tarczowych stosuje się różnego rodzaju i kształtu otwory czyszczące.

Celem wynalazku jest ulepszenie piły tarczowej poprzez wyeliminowanie wyżej opisanych niedogodności występujących w konwencjonalnych piłach tarczowych, w szczególności poprzez zwiększenie poprzecznej sztywności piły i zmniejszenie jej sztywności radialnej podczas pracy. Dodatkowym celem wynalazku jest opracowanie sposobu i piły tarczowej, które umożliwiałyby podwyższenie skuteczności odprowadzania ciepła z obszaru pracy piły w obrabianym materiale.

Według wynalazku opracowano sposób zwiększania sztywności piły tarczowej podczas pracy w kierunku poprzecznym i zmniejszania jej sztywności podczas pracy w kierunku radialnym, przy czym tarcza piły tarczowej zawiera korpus i obwodowe zęby tnące, w którym to korpusie wykonuje się po obu stronach tarczy piły rowki o głębokości mniejszej od grubości korpusu, skierowane w kierunku różnym od kierunku radialnego, tak że tworzy się na obszarze korpusu tarczy równomiernie kątowo rozmieszczone rowkowane sekcje kątowe, zajmujące przynajmniej część korpusu, w których to rowkowanych sekcjach każdy promieniowy przekrój tarczy zawiera co najmniej dwa rowki, z których każdy leży po innej stronie tarczy, tak by każdy rowek znajdował się w obszarze korpusu, który po jego przeciwnej stronie jest wolny od rowków.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że wykonuje się rowki, które w widoku płaszczyzny piły mają kształt wybrany z grupy obejmującej kształt fragmentów pierścieni niekoncentrycznych z tarczą piły i kształt prostych pasków rozmieszczonych wzdłuż boków co najmniej jednego wielokąta o środku pokrywającym się ze środkiem tarczy piły.

Korzystnie wykonuje się rowki tworzące rowkowane sekcje kątowe, które składają się łącznie na 360°.

Według wynalazku opracowano także piłę tarczową, której tarcza zawiera korpus i obwodowe zęby tnące, przy czym korpus piły zawiera rowki o głębokości mniejszej od grubości korpusu, skierowane w kierunku różnym od kierunku radialnego, znajdujące się w równomiernie kątowo rozmieszczonych rowkowanych sekcjach kątowych, zajmujących przynajmniej część korpusu, w których to rowkowanych sekcjach w każdym promieniowym przekroju tarczy znajdują się co najmniej dwa rowki, z których każdy leży po innej stronie tarczy, przy czym każdy rowek znajduje się w obszarze korpusu, który po jego przeciwnej stronie jest wolny od rowków.

Piła tarczowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że rowki w widoku płaszczyzny piły mają kształt wybrany z grupy obejmującej kształt fragmentów pierścieni niekoncentrycznych z tarczą piły i kształt prostych pasków rozmieszczonych wzdłuż boków co najmniej jednego wielokąta o środku pokrywającym się ze środkiem tarczy piły.

Korzystnie, rowkowane sekcje kątowe składają się łącznie na 360°.

Twórcy wynalazku nieoczekiwanie stwierdzili, że wykonanie w korpusie piły rowków sposobem według wynalazku przyczynia się do jej ulepszenia i bardziej efektywnej pracy. Rowki wykonane według wynalazku rozmieszczone są w układzie, który skutkuje nadaniem przynajmniej części przekrojów promieniowych tarczy, profilu nieco podobnego do profilu falistego, gdyż w tych przekrojach po obu stronach korpusu występują przynajmniej na pewnych fragmentach naprzemiennie ułożone rowki. W rezultacie materiał korpusu uzyskuje mniejszą sztywność w kierunku radialnym, co powoduje redukcję obwodowych termicznych naprężeń ściskających występujących podczas pracy piły. Takie naprężenia są wynikiem niekorzystnego blokowania odkształcenia podgrzanego w procesie cięcia obwodu piły w kierunku radialnym. Im mniejsza jest sztywność piły w kierunku radialnym, tym mniejsze jest jej blokowanie i w konsekwencji niższy poziom ściskających obwodowych naprężeń termicznych. Tak więc wykonanie w korpusie piły rowków według wynalazku powoduje, że korpus, który podczas pracy piły jest rozciągany w kierunku radialnym wskutek naprężeń termicznych, poddaje się temu rozciąganiu, czyli rozszerza w kierunku radialnym nieco więcej niż w piłach bez takich rowków. W związku z tym natomiast, że rowki mają kierunek różny od kierunku radialnego, a w szczególności poprzeczny albo zbliżony do kierunku poprzecznego w stosunku do kierunku radialnego, zaś przekroje radialne mają kształt zbliżony do falistego, sztywność piły w kierunku poprzecznym do radialnego wzrasta podczas pracy piły.

Istotną cechą wynalazku jest to, że efekt redukcji obwodowych termicznych naprężeń ściskających i zwiększenia poprzecznej sztywności piły, występujący w trakcie jej pracy, jest trwały, to znaczy nie zanika w czasie życia i użytkowania piły. Trwałość tego efektu wynika z faktu, że jest on skutkiem wykonanych w korpusie rowków, a nie np. nadaniu korpusowi naprężeń wstępnych, które z czasem zanikają.

Zauważono ponadto, że rowki wykonane w korpusie piły według wynalazku mają korzystny wpływ na zmniejszenie hałasu podczas pracy, i co istotne - na lepsze odprowadzanie wiórów ze szczeliny przecinanego materiału, gdyż dzięki rowkom powstaje dodatkowa przestrzeń dla wiórów. Lepsze odprowadzanie wiórów ma z kolei korzystny wpływ na odprowadzanie ciepła z obszaru pracy piły w obrabianym materiale, a więc zmniejszenie naprężeń termicznych.

Piła tarczowa według wynalazku przedstawiona jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1A i 1B przedstawiają odpowiednio widok i promieniowy przekrój piły tarczowej według pierwszego przykładu wykonania wynalazku;

Fig. 2A i 2B przedstawiają odpowiednio widok i promieniowy przekrój piły tarczowej według drugiego przykładu wykonania wynalazku;

Fig. 3A i 3B przedstawiają odpowiednio widok i promieniowy przekrój piły tarczowej według trzeciego przykładu wykonania wynalazku;

Fig. 4A i 4B przedstawiają odpowiednio widok i promieniowy przekrój piły tarczowej według czwartego przykładu wykonania wynalazku;

Według wynalazku na przynajmniej części tarczy piły 1 znajdują się równomiernie kątowo rozmieszczone rowkowane sekcje kątowe, w których w każdym promieniowym przekroju tarczy wykonuje się co najmniej dwa rowki po przeciwnych stronach korpusu 2. Przekrój promieniowy należy tu rozumieć jako przekrój poprzeczny tarczy rozciągający się od jej środka do obwodu.

Piła tarczowa 1 przedstawiona na fig. 1A i 1B jest przykładową piłą tarczową według wynalazku. Piła 1 ma korpus 2 i obwodowe zęby 3. Jak widać na fig. 1A, w korpusie 2 na tarczy piły 1, na każdej stronie tarczy wykonano osiem rowków odpowiednio 5a i 5b (rowki 5b na niewidocznej stronie korpusu 2 zaznaczono liniami przerywanymi). Rowki 5a i 5b są tak rozmieszczone, że na tarczy piły 1, po jej każdej stronie znajdują się cztery równomiernie kątowo rozłożone promieniowe sekcje I, II, III, IV (oznaczone liniami przerywanymi), w których każdym promieniowym przekroju znajdują się cztery ro wki 5a i 5b. W pozostałych promieniowych sekcjach tarczy w jednym przekroju może znajdować się więcej rowków, np. osiem. W tym przykładzie rowki mają w widoku kształt wycinków pierścieni, które nie są koncentryczne z tarczą piły 1. W tym pierwszym przykładzie wykonania rowkowane sekcje kątowe, na których znajdują się rowki, składają się łącznie na 360°, a więc rowki przebiegają wokół całej tarczy. Na fig. 1B, przedstawiającej w powiększeniu przykładowy promieniowy przekrój tarczy piły 1 płaszczyzną A-A, widać, że rowki wykonane są w taki sposób, że w każdym promieniowym przekroju tarczy znajdują się cztery rowki, przy czym każdy rowek znajduje się w obszarze korpusu 2, który po jego przeciwnej stronie jest wolny od rowków. Rowki mogą mieć różne głębokości zależnie od sposobu cięcia, prędkości posuwu, prędkości obrotowej, rodzaju materiału, lecz w każdym razie ich głębokość jest zawsze mniejsza od grubości korpusu 2. Zarówno głębokość jak i kształt przekroju poprzecznego rowków może być dobrana przez specjalistę zależnie od cięcia, prędkości posuwu, prędkości obrotowej, rodzaju materiału. Dzięki takiemu układowi materiał korpusu ma w przekroju kształt zbliżony do fali. Korzystną głębokością rowków jest głębokość np. w zakresie 0,20-0,50 mm, przy grubości korpusu rzędu 2,80 mm, natomiast korzystna, przykładowa szerokość rowków może być rzędu 6-8 mm. Rowki korzystnie rozmieszczone są bliżej strefy obwodowej korpusu, niż środka tarczy.

Fig. 2A i 2B oraz 3A i 3B pokazujące drugi i trzeci przykład wykonania piły 1 według wynalazku są to widoki analogiczne do poprzedniej figury. W tych dwóch przykładach wykonania korpus 2 piły 1 zawiera rowki odpowiednio 6a i 6b, 7a i 7b, które w widoku mają kształt prostych pasków rozmieszczonych wzdłuż boków wielokąta o środku pokrywającym się ze środkiem tarczy piły 1. W tych przykładach na tarczy piły 1 znajduje się po każdej jej stronie odpowiednio osiem sekcji I-VIII i sześć sekcji I-VI.

Na fig. 4A i 4B pokazano odpowiednio widok i promieniowy przekrój piły tarczowej 1' według czwartego przykładu wykonania wynalazku, w tym przypadku piły do drewna. W tym wariancie sekcje kątowe I, II, III, IV, w których w każdym promieniowym przekroju są dwa rowki 9a i 9b omijają otwory czyszczące 8. W pile 1' pokazanej na tej figurze widoczne są dwa rodzaje otworów tzn. centralny otwór mocujący 10 i wycięcia pod otwory czyszczące 8 wyposażone w noże boczne 11. Tak więc, w przykładzie pokazanym na fig. 4A i 4B w każdej sekcji I, II, III, IV, w korpusie 2 na każdej stronie tarczy znajduje się jeden rowek odpowiednio 9a i 9b w kształcie wycinków pierścieni, co daje w każdym promieniowym przekroju każdej sekcji dwa rowki. Wspomniane wycinki pierścieni nie są koncentryczne z tarczą piły 1'.

Sposób według wynalazku obejmuje zwiększenie sztywności piły 1, 1' podczas pracy w kierunku poprzecznym i zmniejszenie jej sztywności podczas pracy w kierunku radialnym poprzez wykonanie w korpusie 2 tarczy piły odpowiednio rozmieszczonych rowków. Rowki mogą być wykonane w odpowiedniej, znanej specjalistom technologii np. metodą frezowania polegającą na wyfrezowaniu rowka np. frezami palcowymi, metodą toczenia polegającą na wytoczeniu rowka nożem tokarskim, metodą szlifowania polegającą na zeszlifowaniu materiału, ewentualnie innymi metodami np. laserowymi.

Cechą charakterystyczną sposobu według wynalazku jest odpowiednie rozmieszczenie rowków na tarczy piły, które powoduje nadanie jej promieniowym przekrojom profilu zbliżonego do fali, dzięki czemu, jak wyjaśniono powyżej, profil ten ma podczas pracy piły mniejszą sztywność radialną i większą sztywność poprzeczną, co stanowi istotne ulepszenie w stosunku do stanu techniki.

Claims

1. Sposób zwiększania sztywności piły tarczowej (1, 1') podczas pracy w kierunku poprzecznym i zmniejszania jej sztywności podczas pracy w kierunku radialnym, przy czym tarcza piły tarczowej (1, 1') zawiera korpus (2) i obwodowe zęby tnące (3), w którym to korpusie (2) wykonuje się po obu stronach tarczy piły (1, 1') rowki (5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b; 9a, 9b) o głębokości mniejszej od grubości korpusu (2), skierowane w kierunku różnym od kierunku radialnego, tak że tworzy się na obszarze korpusu (2) tarczy równomiernie kątowo rozmieszczone rowkowane sekcje kątowe (I, II, III, IV, VI, VII i VIII), zajmujące przynajmniej część korpusu (2), w których to rowkowanych sekcjach każdy promieniowy przekrój (A-A) tarczy zawiera co najmniej dwa rowki (5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b; 9a, 9b), z których każdy leży po innej stronie tarczy, tak by każdy rowek znajdował się w obszarze korpusu (2), który po jego przeciwnej stronie jest wolny od rowków, znamienny tym, że wykonuje się rowki (5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b; 9a, 9b), które w widoku płaszczyzny piły mają kształt wybrany z grupy obejmującej kształt fragmentów pierścieni niekoncentrycznych z tarczą piły i kształt prostych pasków rozmieszczonych wzdłuż boków co najmniej jednego wielokąta o środku pokrywającym się ze środkiem tarczy piły (1, 1').

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykonuje się rowki (5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b; 9a, 9b) tworzące rowkowane sekcje kątowe (I, II, III, IV, VI, VII i VIII), które składają się łącznie na 360°.

3. Piła tarczowa, której tarcza zawiera korpus (2) i obwodowe zęby tnące (3), przy czym korpus (2) piły (1, 1') zawiera rowki (5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b; 9a, 9b) o głębokości mniejszej od grubości korpusu (2), skierowane w kierunku różnym od kierunku radialnego, znajdujące się w równomiernie kątowo rozmieszczonych rowkowanych sekcjach kątowych (I, II, III, IV, VI, VII i VIII), zajmujących przynajmniej część korpusu (2), w których to rowkowanych sekcjach w każdym promieniowym przekroju (A-A) tarczy znajdują się co najmniej dwa rowki (5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b; 9a, 9b), z których każdy leży po innej stronie tarczy, przy czym każdy rowek znajduje się w obszarze korpusu (2), który po jego przeciwnej stronie jest wolny od rowków, znamienna tym, że rowki (5a, 5b; 6a, 6b; 7a, 7b; 9a, 9b), w widoku płaszczyzny piły mają kształt wybrany z grupy obejmującej kształt fragmentów pierścieni niekoncentrycznych z tarczą piły i kształt prostych pasków rozmieszczonych wzdłuż boków co najmniej jednego wielokąta o środku pokrywającym się ze środkiem tarczy piły (1, 1').

4. Piła tarczowa według zastrz. 3, znamienna tym, że rowkowane sekcje kątowe (I, II, III, IV, VI, VII i VIII) składają się łącznie na 360°.