Что такое пиление древесины
Пиление древесины. Общие сведения
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):
– распиловка с брусовкой на один или два бруса;
– выпиловка несимметричного бруса (шпалы);
– развально-сегментный и брусо-сегментный;
– круговой;
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.
Рис. 2. Способы уширения пропила:
а – развод зубьев; б – плющение зубьев; в – использование строгальных пил; г – использование твердосплавных пил
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:
, (1)
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 bп.
Из-за упругости древесины стенки пропила после прохода зуба частично восстанавливаются. Ширина пропила bп 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
3) применения пил с боковым поднутрением,
5) увеличения толщины пилы.
3. Чем отличаются пилы продольного и поперечного пиления?
4. Как учесть в расчетах трение пилы в пропиле?
Что такое пиление древесины
§ 8. Пиление
При пилении древесины ручными пилами (рис. 20) полотно 1 совершает возвратно-поступательное прямолинейное движение при неподвижной заготовке 2, а зубья 5 срезают стружки (опилки) и транспортируют их из закрытого пропила 3. В результате пиления образуются плоские или криволинейные боковые поверхности 4 и дно 6.
Кроме того, полотно имеет присоединительные конструктивные элементы для крепления с ручками.
Для пропиливания пазов служат наградки (рис. 21, д). Ножовки и наградки состоят из полотна 1 с зубьями 7 и ручек 6.
Рис. 22. Элементы зуба пилы
При пилении с углом β1=90° передняя грань резца при продвижении давит на срезаемую стружку, отделяет ее от дна пропила и вводит во впадину между зубьями, облегчая процесс пиления. Чтобы емкость впадины была достаточной, угол заточки р принимают не более 40°.
Полотна с зубьями для продольной распиловки используют в лучковых пилах, служащих только для продольного раскроя пиломатериалов на черновые заготовки.
Полотна с зубьями для поперечной распиловки используют в широких ножовках и наградках.
В полотнах ручных пил наиболее широко применяют конструкции зубьев, которыми можно пользоваться как для продольной, так и для поперечной распиловок. Такие зубья (рис. 23, в) имеют прямую заточку, угол резания δ=87-90°, передний угол γ=3-0°, угол заточки β=50-60°.
При поперечном резании такими зубьями в плоскости стенок пропила вырываются слои древесины, торцевая поверхность становится шероховатой. Чтобы получить более высокое качество поверхности резания, применяют полотна с мелкими зубьями, у которых высота зуба доставляет 2-3 мм. Качество поверхности резания можно улучшить, применив косую заточку передней грани зуба под углом β1=75-80° (рис. 23, г).
Впадины между зубьями при пилении должны вмещать срезаемые стружки, легко удалять их при выходе зубьев из пропила и обеспечивать достаточную прочность зубьев. Если объем впадин будет небольшим, то при пилении широких заготовок приходится периодически вынимать полотно из пропила и очищать пропил и зубья пилы от опилок.
Таблица 1. Размеры полотен ручных пил
У подготовленных к работе лучковых пил плоскость полотна в зависимости от выбранного способа пиления должна быть расположена под углом 30-110° к осям стоек станка. Натяжение должно обеспечивать достаточную жесткость в боковом направлении. В процессе работы полотна пил должны находиться в одной плоскости.
Качество поверхности пиления ручными пилами и усилия, затрачиваемые на пиление, во многом зависят от ухода за зубьями, заключающегося в правильной их заточке и разводке.
Заточка зубьев. В процессе пиления зубья затупляются: происходит закругление передней и боковых кромок зуба. Чтобы восстановить режущую способность зубьев, их затачивают напильниками. При этом должны остаться неизменными профиль, шаг и высота зубьев.
При заточке зубьев нужно снимать за каждый рабочий проход напильника слой металла одинаковой толщины. Это позволит сохранить неизменными профиль, шаг и высоту зубьев после заточки.
Острота заточки зуба характеризуется наличием или отсутствием заусенцев на его гранях, а также классом шероховатости поверхности зуба после заточки.
При заточке личным напильником нельзя получить идеальную остроту зуба. Личные напильники позволяют получить поверхность, соответствующую 7-8-му классу шероховатости. На режущих гранях зуба со стороны выхода напильника образуются заусенцы, которые снимают остроту зуба и, выкрашиваясь в процессе работы пилы, приводят к быстрому и значительному затуплению зубьев.
Получить более высокое качество поверхности зубьев после заточки личным напильником можно, если довести их напильником с бархатной насечкой и снять заусенцы с боковых граней зуба оселком. Заусенцы снимают, проводя мокрым оселком по боковой поверхности полотна пилы.
Если зубья имеют незначительное затупление, их можно затачивать напильником с бархатной насечкой. После заточки шероховатость поверхности соответствует 9-12-му классам шероховатости.
Для заточки зубьев полотно пилы устанавливают в деревянных тисках (рис. 25, а) и зажимают в верстаке (рис. 25, б). Тиски изготовляют из древесины твердых лиственных пород, ширина губок тисков должна быть не менее 200 мм.
Рис. 25. Деревянные тиски (а), установка тисков и полотен пил (б) при заточке и фуговании зубьев
При заточке нажим напильника на зубья должен быть равномерным и только при движении напильника вперед. Перемещать напильник в обратном направлении нужно свободно, без нажима, отрывая или не отрывая его от затачиваемой поверхности.
Сохранение при заточке вершин зубьев на одной прямой влияет на износостойкость зубьев и качество поверхности дна пропила. При значительных отклонениях зубьев по высоте наибольшую нагрузку будут нести выступающие зубья, вследствие чего будет происходить их перегрузка и ускоряться износ, ухудшаться качество распиловки.
Чтобы предотвратить выступ отдельных зубьев и выправить их положение по одной линии, фугуют вершины зубьев оселком или напильником.
Оселком прифуговывают зубья после заточки, чтобы выровнять их. Величина прифугованной поверхности отдельных зубьев в этом случае составляет не более 0,1-0,2 мм. Зубья после прифуговки следует дополнительно довести напильником.
Если отклонения вершин зубьев от прямой линии значительны, фугуют все зубья (рис. 26) напильником 1, вставленным в деревянную колодку 2. Полотно 3 пилы должно быть закреплено в деревянных тисках 4. Зубья фугуют напильником до заточки и, как правило, после развода.
Развод зубьев. Чтобы уменьшить трение и зажим полотен пил в пропиле, ширина пропила должна быть больше толщины полотна пилы. Если ширина пропила равна толщине полотна, трение между полотном и стенками пропила может привести к нагреву полотна и его расширению. При этом значительно возрастают усилия, затрачиваемые на пиление. Происходит так называемое «заедание» полотна в пропиле.
Чтобы обеспечить свободное движение полотна в пропиле, производят развод зубьев, т. е. их поочередно, через зуб, отгибают на обе стороны полотна на одну и ту же величину (рис. 27).
Величина развода обуславливается упругим восстановлением Древесины, которое тем больше, чем мягче и влажнее древесина. Поэтому для мягкой и влажной древесины развод должен быть больше, чем для твердой и сухой. Для ручных пил величина развода зубьев составляет 0,2-0,3 мм на сторону, но общая величина развода зубьев не должна быть больше толщины полотна.
При разводе зубьев важно обеспечить одинаковый отгиб зубьев на каждую сторону. При неодинаковом отгибе более отогнутые зубья будут наносить глубокие риски на боковые поверхности пропила, снижая качество поверхности пиления.
При разводе зубьев важно также обеспечить одинаковый характер отгиба зубьев, т. е. граница изгиба зуба должна располагаться на одной и той же высоте от вершины или впадины зуба. При разводе ручных пил зуб следует отгибать не у основания, а примерно на половине его высоты h. Если отгибать зуб у основания, то расположенные ниже линии впадин участки полотна будут выпучиваться, что приведет к растяжению пилы по всей кромке ниже линии впадин.
Зубья разводят вручную разводками (рис. 28), состоящими из плашки 2 с прорезями 3. Ширина прорези должна быть немного больше толщины полотна, а глубина примерно равна половине высоты зуба. Поэтому в связи с различной толщиной полотен и высотой зубьев плашки имеют несколько прорезей разных размеров по ширине и высоте. На плашке двумя винтами 6 устанавливают передвижной упор 4. При разводе полотно 1 пилы зажимают в деревянных тисках 7, плашку прорезью накладывают на зуб и движением ручки 5 вниз, пока упор не коснется полотна, отгибают зуб. Величину отгиба проверяют шаблоном, приставляя его к плоскости полотна.
Зубья ручных пил можно разводить и отверткой, однако одинакового отгиба в этом случае достичь трудно. Кроме того, отвертка сминает грани зуба. Поэтому зубья разводят отверткой до заточки.
Нарезание зубьев. При изломе зубьев, а также при нарезании мелких зубьев их нарезают заново напильником.
Перед нарезкой старые зубья стачивают до линии впадин, затем полотно фугуют. При нарезании мелких зубьев из готовых пил с зубьями высотой 5-6 мм их фугуют, снимая половину высоты зуба, потом каждый зуб разрезают (по ширине) напильником пополам.
Нарезка зубьев напильником требует много времени. Кроме того, на нарезку зубьев одного полотна расходуется, как правило, несколько напильников.
Чтобы ускорить нарезку, применяют специальное приспособление, которое изготовляют в мастерских из плоскогубцев или кусачек. Приспособление работает по принципу разрезания металла ножницами без снятия стружки, т. е. скалыванием под давлением пары режущих ножей.
Для получения чистого среза необходимо правильно выбрать зазор т между верхним и нижним ножами. Обычно m=0,1-0,15 мм на сторону.
Для уменьшения силы резания режущие ножи устанавливают под углом р один к другому. Чем больше р, тем меньше нужно усилий для резания. Однако большой угол наклона ножа создает усилие, выталкивающее полотно из-под ножей. Поэтому угол принимают р=7-12°.
Чтобы зубья имели одинаковый шаг, у приспособления предусматривают регулятор, имеющий форму зуба и входящий во впадину после нарезки первых зубьев.
Приемы пиления. В зависимости от установки распиливаемого материала относительно крышки верстака и направления резания относительно волокон древесины различают следующие виды пиления: вдоль волокон при горизонтально установленном материале, вдоль волокон при вертикально установленном материале, поперек волокон при горизонтально установленном материале (торцевание).
Пиление вдоль волокон при горизонтально установленном материале выполняют для раскроя досок на черновые заготовки при выполнении ремонтных и реставрационных работ.
При пилении вдоль волокон при горизонтально установленном материале раскраиваемую доску кладут на крышку верстака или заменяющего его рабочего стола и закрепляют струбциной так, чтобы отпиливаемая часть доски свисала за край крышки (рис. 30, а). Производят разметку, нанося карандашом по линейке риски с учетом припуска на последующую обработку заготовки. Величина при- пуска составляет обычно не менее 3 мм.
Для продольного раскроя досок на черновые заготовки применяют лучковые пилы с зубьями для продольной распиловки. Полотно по отношению к осям стоек станка устанавливают под углом 90-110°.
Раскрой начинают с верхнего ребра торцевой кромки доски, делая первое движение пилой на себя снизу вверх. Перед пилением полотно устанавливают на ребро кромки по ногтю большого пальца левой руки. В процессе пиления полотно пилы должно находиться под углом 80-90° к плоскости доски. Корпус рабочего немного наклонен вперед, ступни ног развернуты примерно под углом 90° по отношению одна к другой. Пилу при пилении держат правой рукой за ручку, левой за стойку. Пилу подают на распиливаемую доску легким нажатием зубьев при движении пилы вниз. При движении пилы вверх полотно несколько отводят от дна пропила. Пилить надо всеми зубьями нарезанной части полотна.
Пиление вдоль волокон при вертикально, установленном материале применяют для получения черновых заготовок и деталей.
Разметку производят карандашом по линейке или рейсмусом. При раскрое черновых заготовок по ширине припуск на последующую обработку составляет не более 1,0 мм; шипы и проушины запиливают без припуска по нанесенным рейсмусом рискам лучковыми пилами с зубьями для продольной и поперечной распиловок. Полотно пилы должно находиться под углом 30-45° к осям стоек.
При раскрое заготовок и запиливании шипов и проушин зубья пилы по отношению к разметочной риске устанавливают по ногтю или второму суставу большого пальца левой руки. Пиление начинают движением пилы на себя. Пилу держат кистью правой руки за стойку, возможно ближе к ручке; левой рукой поддерживают заготовку. Полотно пилы при пилении должно быть параллельно крышке верстака.
Пиление производят при не подвижном, немного наклоненном вперед корпусе. Ступня левой ноги должна быть параллельна крышке верстака, а правой под углом 80° к левой.
По мере увеличения длины пропила заготовку поднимают и закрепляют вновь. При этом пилу вынимают из пропила. Раскрой заканчивают, закрепляя заготовку наклонно, что позволяет видеть риску до окончания пиления.
Пиление поперек волокон при горизонтально установленном материале применяют при раскрое заготовок по длине, пропиливании пазов, спиливании щечек шипов и т. п.
Обрабатываемую заготовку укладывают на крышку верстака так, чтобы кромка заготовки упиралась в откидной упор (рис. 30, в). При раскрое заготовок по длине отпиливаемая часть заготовки должна выступать за задний брусок крышки верстака. Если необходимо, например при пропиливании широких пазов, заготовку закрепляют струбциной.
Пиление поперек волокон производят лучковыми пилами с зубьями для поперечной и для поперечной и продольной распиловок, ножовками и наградками с зубьями для поперечной распиловки.
Ножовки применяют в тех случаях, когда лучковой пилой работать неудобно; например, при распиливании широких заготовок из плит работе может мешать лучок.
Зубья пилы устанавливают на распиливаемую заготовку по ногтю большого пальца левой руки. Лучковую пилу и ножовку держат правой рукой, левой рукой поддерживают и прижимают к откидному упору заготовку. Наградку держат обеими руками. Запиливание наградкой производят по бруску, укрепленному на обрабатываемой заготовке.
Требования к качеству пиления. Качество пиления характеризуется шероховатостью полученных поверхностей и точностью обработки заготовки.
Если операция пиления является промежуточной в процессе обработки заготовки, т. е. после пиления заготовка, например, строгается, высоких требований к шероховатости поверхности и точности обработки не предъявляют. Устанавливают только оптимальный припуск, размеры которого диктуются сокращением времени последующей обработки заготовки. Зона пропила 2 (рис. 31, а) должна находиться рядом с разметочной риской 1, причем при пилении риску сохраняют, так как по ней судят о точности пиления.
Сопрягаемые поверхности шипа и проушины должны обрабатываться с достаточной точностью. Сопрягаемые поверхности размечают под запиливание рейсмусом или гребенкой. Такая разметка будет выполнена с одинаковыми отклонениями в сопрягаемых заготовках, поэтому погрешности разметки не будут влиять на точность запиливания.
Запиливание шипов и проушин следует начинать только после приобретения достаточного опыта в работе ручными пилами, отработки приемов пиления.
Полотно пилы может отклоняться от риски, если зубья имеют не-равномерный односторонний развод. Необходимо устранять такой дефект уже в начале пиления.
Отщепы или отломы кромок образуются в результате разрыва древесины вдоль волокон под действием массы отпиливаемой части заготовки. Чтобы избежать этого брака, нужно в момент, когда заканчивается пиление, поддерживать рукой отпиливаемую часть заготовки (рис. 32).
Рис. 32. Поддерживание рукой отпиливаемой части заготовки для предупреждения брака при пилении
Правила техники безопасности при работе ручными пилами. В начале пиления при установке зубьев на обрабатываемую заготовку по большому пальцу левой руки нужно держать ноготь или сустав пальца выше зубьев.
Первое движение пилой надо делать плавно на себя, после этого левую руку отодвинуть от пропила.
В процессе выполнения всех операций пиления левую руку нужно держать выше зубьев пилы.
Конец закрутки лучковой пилы не должен выступать за распорку. Выступающий конец закрутки может зацепиться за обрабатываемую заготовку, соскочить с распорки и нанести травму рабочему.
В инструментальном шкафу пилы должны располагаться таким образом, чтобы исключить возможность случайной травмы рук о зубья пил.
Нельзя работать пилами с тупыми зубьями.
Переходи в Вулкан Платинум, официальный сайт, которого, поможет освоится в многообразии автоматов