Разрезание стержней и листов

Разрезание ленточными пилами

Ключевые факты сразу: при использовании острого и правильно заточенного инструмента, рекомендуемых параметров скорости резания и подачи/опускания пилы, даже без охлаждающих жидкостей, Вы можете получить ровный разрез с прекрасным качеством среза.

Ленточными пилами можно разрезать пластмассы значительно большей толщины, диаметра, чем дисковыми, и, кроме того, контур разрезания в данном случае не ограничивается только прямой линией, а может быть криволинейным. Ленточные пилы наиболее эффективны для разрезания полимерных заготовок в виде стержней, листов и втулок с большим диаметром / толщиной.

Ленточные пилы для разрезания пластмасс удобны тем, что хорошо отводят тепло от зоны резания по сравнению, например, с дисковыми пилами.

Для продолжительной работы более экономично использовать ленточные пилы для разрезания металла, так как они обладают более высокой стойкостью по сравнению с ленточными пилами, применяемыми для разрезания дерева.

Общие рекомендации

• Рекомендуется использование поддерживающих клиньев
• Должны использоваться острые и достаточно закрепленные лезвия
• Хорошее удаление стружки
• Удается избежать высокого трения между лезвием пилы и материалом, а также чрезмерного тепловыделения
• Предотвращение блокировки лезвия пилы

Полотна ленточных пил выбирают в зависимости от требований к качеству и виду разреза. Широкие полотна как более жесткие применяются для получения длинных, прямых разрезов. Рекомендуемая скорость резания полимерных заготовок зависит от типа материала: для неармированных пластиков 130-180 м/мин (хотя Вы можете получить отличное качество реза, используя и меньшую скорость) и 110-150 м/мин для армированных пластиков. Некоторые виды полимеров рекомендуется предварительно нагреть до 120оС. При обработке некоторых пластмасс необходимо с особым вниманием отнестись к использованию охлаждающих жидкостей. Получить полную информацию с рекомендуемыми параметрами резания, Вы можете получить на странице 15 брошюры «Рекомендации по обработке технических пластмасс» (раздел «Скачать», «Брошюры и каталоги»).

Существует несколько видов ленточных пил. На рис.1 показаны типовые профили зубьев некоторых из них:

• ленточная пила с задней заточкой зубьев (рис.1, а) используется при повышенных скоростях резания, однако, для разрезания пластмасс применяется редко из-за малой стойкости;
• наиболее распространенным видом ленточной пилы является пила с зубьями елочного типа (рис.1, б)
• ленточная пила с большим шагом зубьев и широкими впадинами (рис.1, в) обеспечивает хороший выброс опилок и уменьшает тепловыделение, что позволяет разрезать пластмассы при повышенных скоростях.

Ленточные пилы рекомендуется применять для разрезания стержней больших диаметров и особо толстых плит (достаточно узких), для получения деталей (заготовок) сравнительно произвольного очертания, а также в случаях, когда не требуется большой точности обработки и не предъявляется особых требований к шероховатости поверхности среза.

При выборе толщины полотна пилы желательно учитывать следующее: чем больше диаметр / толщина заготовки, тем более толстое полотно необходимо для качественного реза.

Разрезание циркулярными пилами

Разрезание пластмасс дисковыми пилами в основном используются для получения пластин нужных размеров с ровными режущими кромками. Настольные циркулярные пилы могут использоваться с соответствующим силовым приводом для прямых разрезов плит толщиной до 100мм. Лезвия пилы, оснащенные пластинами из твёрдых сплавов, обладают более высокой износостойкостью и позволяют производить o6работку пластмасс с более высокими скоростями резания. Скорость резания также зависит от типа полимера и составляет 2400-3000 об/мин. Для распиловки некоторых пластмасс возможно использование и меньших скоростей.

Если пильные диски имеют зубья без развода, то при разрезании полимеров происходит большое трение торцов пильного диска о материал, что может привести к перегреву и преждевременному выходу фрезы из строя. Поэтому лучше применять диски с разведенными зубьями, например фрезы со вставными ножами из твердого сплава. Для уменьшения нагревания обработку следует вести на больших скоростях при сравнительно небольших подачах. При необходимости дополнительного охлаждения может применяться сжатый воздух или эмульсия, в зависимости от вида обрабатываемого пластика.

В нашей практике мы встречали самые различные диаметры пильных дисков для распиловки полимерных заготовок. Однако самыми популярными являются пильные диски с диаметром от 200 до 360мм.

Для хорошего отклонение стружки, для предотвращения зажатия (блокировки), лезвия пилы необходимо предотвратить перегрев пластики в зоне разреза, поэтому используйте нужную и достаточную скорость подачи, адекватное смещение заготовки, а также подходящий инструмент.

Некоторые особенности. При разрезании листовых термопластов на основе жестких полимеров или армированных укрепляющими волокнами, следует применять диски, оснащенные пластинками из твёрдого сплава. Дисковые фрезы из быстрорежущей стали имеют очень небольшую стойкость, так как при обработке этих материалов интенсивно изнашиваются главные и вспомогательные режущие грани зубьев фрез.

Применение алмазной заточки повышает стойкость фрез и позволяет резко сократить такой характерный брак, как сколы, расслоения и вырывы на обрабатываемых поверхностях.

Общие рекомендации

• Используйте соответствующее устройство для натяжения:
• Избегайте вибраций и загрязненных режущих кромок, которые могут образовываться при этом или даже привести к поломке
• Резка очень прочных и армированных волокнами материалов с применением предварительного прогрева (резка теплых материалов, нагрев 80-120°С)
• Лезвия, изготовленные из карбида вольфрама, хороши в использовании и обеспечивают оптимальное качество поверхности реза

Получить полную информацию с рекомендуемыми параметрами резания, Вы можете получить на странице 15 брошюры «Рекомендации по обработке технических пластмасс» (раздел «Скачать», «Брошюры и каталоги».)

Разрезание абразивным инструментом

Одним из эффективных методов разрезания различных пластмасс является разрезание с помощью абразивных кругов, обеспечивающих высокую производительность и качество обработанных поверхностей.

Хороший результат даёт абразив из крошки твёрдого сплава, пригодный для прорезывания пазов, снятия облоя и обработки плоскостей при n=200-3000 об/мин.

Заслуживает внимания конструкция абразивного круга, обеспечивающая отвод теплоты. Такой абразивный круг предназначен в основном для резки термопластов любых видов, когда особенно интенсивно требуется отводить теплоту во избежание коробления обрабатываемого материала. По производительности он во много раз превосходит круги других конструкций.

Абразивные круги применяются для разрезания стержней, трубок и других профилей из пластмасс; при этом обеспечивается хорошее качество разреза. Получаемая незначительная шероховатость говорит о практической приемлемости полученной продукции и об отсутствии необходимости в дальнейшей обработке.

Однако абразивная обработка требует обильного охлаждения, что, конечно, в ряде случаев ограничивает применение абразивного инструмента. Применение охлаждающе-омывающей жидкости при разрезании пластмасс абразивным инструментом является необходимым условием, предупреждающим засаливание круга и выход из его строя.

Однако не все пластмассы «любят охлаждающие жидкости», а для некоторых полимеров применение охлаждающих жидкостей не рекомендуется вовсе.

В качестве охлаждающей жидкости применяется вода. Расход воды составляет около 3 л/мин, что вполне достаточно для захватывания абразивной пыли и очистки пор. Обработка пластмасс абразивным инструментом имеет некоторые преимущества по сравнению, например, с обработкой дисковыми пилами. В начальной стадии поверхность абразивных зерен покрыта цементирующей связкой, поэтому с обрабатываемой пластмассой кроме режущих граней абразивных зерен соприкасается еще и цементирующая связка, что вызывает дополнительно довольно большое трение. По мере исчезновение слоя цементирующей связки и выпадения изношенных абразивных зерен обнажаются новые зерна с острыми режущими гранями, т.е. происходит процесс самозатачивания круга. А это, в свою очередь, способствует увеличению скорости резания.

Неадаптированные инструменты или параметры резания могут привести к оплавлению в месте распила.

Разрезание алмазным инструментом

Установлено, что при алмазной обработке (например, по сравнению с резкой стальными фрезами) производительность процесса повышается до 10 раз, уменьшается количество отходов, а стойкость инструмента увеличивается в 2500 раз.

Во время интенсивной обработки армированных стекловолокном пластиков алмазный инструмент способен противостоять абразивному действию стекловолокон.

Установлено, что с увеличением высоты выступания алмазных зёрен (от 5 до 50 мкм) температура значительно снижается. При дальнейшем увеличении высоты выступания зёрен (до 60 мкм) её изменение незначительно.

При обработке армированных (укрепленных) пластиков алмазными отрезными кругами необходимо периодически вскрывать зерна с тем, чтобы высота зёрен над связкой находилась в пределах 40-60 мкм. Как видно требуется сравнительно небольшое усилие резания для разрезания пластмасс при допустимых скоростях резания в случаях применения алмазного инструмента с охлаждением.

Разрезание приводными ножницами

Такой способ применяется в основном для разрезания листовых термопластов и реактопластов с небольшой толщиной листа. При производстве таких пластмасс в виде непрерывных лент применяются специальные устройства. Листы определенного размера можно получать за счет прерывистого вертикального движения (типа ножниц) или вращения режущего элемента.

Обработка путём вращения режущего элемента обеспечивает наибольшую производительность по сравнению с применением устройств, имеющих конструкцию ножниц. Наиболее эффективным является так называемое ротационное синхронное поперечное разрезание. На рис.2 показана схема устройства для поперечного разрезания пластика.

Для обеспечения разрезания полотна пластика определенной длины L скорость движения материала к режущему элементу должна быть равномерной. Тогда можно записать уравнение: L=v/n, где v – скорость движения полотна пластика, м/мин; n – число разрезов по длине полотна пластика в минуту.

Для безукоризненности процесса разрезания пластика необходима синхронность движения ножа и ленты. Для пояснения конструкции ножей рассмотрим расположение их в устройстве для поперечной резки листов пластика (рис.3). Данная схема наглядно показывает необходимые условия для безукоризненной синхронизации движения ножей и верхнего и нижнего ножей полотна пластика. Причем расположение ножей, верхнего и нижнего, должно быть таким, чтобы создавался принцип разрезания ножницами на всей длине разреза. Оба ножа, и особенно их режущие кромки, должны быть расположены относительно друг друга так, чтобы во время процесса резания ножи прокатывались друг по другу без обгона. Добиться исполнения такого условия довольно трудно и делается это обычно путём подгонки.

Разрезание струями жидкости высокого давления

В настоящее время широкое применение в различных отраслях промышленности находят способы обработки и разделения твердого тела на части потоками энергии от различных энергоисточников: обработка ультразвуковая и электроэрозионная; при помощи плазменных и лазерных установок; в магнитном поле ферромагнитными порошками; обработка и разделение материалов абразивно-жидкостными струями; разрушение и разрезание различных твёрдых тел гидроструями.

Перечисленные методы эффективно применяются при обработке материалов любой твёрдости, вязкости, хрупкости и химической активности, не требуют применения инструмента из более твердого материала, чем материал обрабатываемого изделия, при обработке нет жёсткой замкнутой цепи в системе СПИД (Станок – Приспособление – Инструмент – Деталь), что повышает качество и точность обработки.

Некоторые из указанных способов используются и для обработки полимерных материалов. Например, применение ультразвука для разрезания полимеров дает хорошие результаты (повышается производительность) при получении фигурных профилей любой сложности, но при прямолинейном разрезании производительность намного ниже, чем при использовании дисковых пил и фрез.

Исследования показали, что тонкими струями жидкости (диаметром 0,1-0,3 мм) высокого давления (более 1000 кгс/см2) возможно качественное и производительное разрезание различных листовых пластиков.

Разрезание листовых полимерных материалов тонкими струями жидкости высокого давления является сложным гидродинамическим процессом. Для того, чтобы процесс гидравлического разрушения протекал эффективно, производительно и с наименьшими энергетическими затратами, необходимо правильно выбрать параметры струи жидкости, которые зависят от давления истечения и диаметра сопла.

Очевидно, что эффективность процесса гидрообработки пластмасс, помимо общих факторов (давления истечения, диаметра сопла и расстояния между соплом и обрабатываемым материалом), зависит также от физико-механических свойств обрабатываемого материала σр, его толщины h, ширины обработки B и величины подачи материала относительно струи s. Следовательно, в более общей постановке вопроса эффективность процесса гидрорезания является функцией трёх групп переменных величин.

Следует отметить, что с увеличением давления истечения струи и уменьшением диаметра сопла производительность процесса гидрорезания увеличивается, а шероховатость обработанной поверхности уменьшается.

Стружка, полученная в результате гидрорезания пластмасс, представляет собой мукообразную массу с размером частиц от 0,001 до 0,04 мм.

На производительность и качество обработанной поверхности большое влияние при гидрорезании оказывает расстояние между соплом и обрабатываемым материалом.

При резании листовых пластмасс двумя струями эмульсии с начальным диаметром 0,12 мм и расположенными друг за другом в направлении подачи производительность процесса увеличивается по сравнению с использованием одной струи того же диаметра.

Качество обработанной поверхности при разрезании пластмасс соплом с двумя отверстиями не удовлетворяет техническим требованиям, предъявляемым к данным материалам.

Наиболее эффективными при гидрорезании листовых пластмасс являются струи малых диаметров (dc=0,1-0,3 мм) и высоких давлений (р≥1000 кгс/см2).

При резании наполненных полимеров тонкими струями жидкости высокого давления вследствие локализации разрушающих напряжений в малых объёмах и за счёт большой скорости приложения нагрузки (более 500 м/с) от основной массы материала отрываются мельчайшие частицы размерами в несколько микрометров. Эти частицы соизмеримы, например, с диаметральными размерами стекловолокна, и, следовательно, струя жидкости при разрезании преодолевает сопротивление разрушению не целой композиции, а отдельных её частей. Известно, что прочностные характеристики составных частей наполненных полимеров значительно ниже, чем композиции в целом.

С ростом предела прочности материала на разрыв при постоянных энергетических параметрах струи энергоемкость процесса увеличивается вследствие снижения полезной площади обработанной поверхности. С увеличением прочности разрушаемого материала работа, идущая на разрушение единицы объема, увеличивается, что и вызывает снижение величины подачи и увеличение энергоёмкости процесса.

Промышленное применение высоконапорных струй жидкости для разрезания различных полимерных материалов небольшой толщины даёт возможность полностью механизировать и автоматизировать процесс обработки; исключить из технологического цикла механический режущий инструмент, режущие кромки которого непрерывно изнашиваются; повысить качество обработки и снизить отходы материала в стружку; значительно снизить шум и полностью ликвидировать запыленность рабочего места; вырезать изделия из пластмасс фигурного профиля различных размеров.