Заготовительные операции: прошлое, настоящее, будущее

Предпосылки изготовления заготовок на заказ

Заготовительные операции профильного сортамента в составе механической обработки занимают двойственное положение. С одной стороны — резка прутка не требует квалифицированного труда, оборудование простое и доля трудозатрат в общей стоимости составляет 3…7%. С другой — машинное время резки прутка диаметром 100 мм (мехпилой) может составлять 15…20 минут, что приемлемо только в условиях мастерской, либо придется устанавливать дополнительное оборудование. При этом надо учитывать размеры рабочей зоны каждого станка и возможность транспортировки прутка или заготовок. Среднестатистический заготовительный участок занимает до 30% общей производственной площади парка универсального оборудования.

Типы оборудования

Оборудование для заготовительных операций правильнее различать по производительности. Принцип резания один и тот же, различия заключаются в деталях технической реализации, что отражается на особенностях эксплуатации.

Механические пилы
Простое и надежное оборудование. Состоит из станины, двигателя с редуктором, пильной рамы с ножовкой и кривошипно-шатунного механизма. Заготовка крепится в поворотных или призматических тисках. Усилие резание определяется силой тяжести пильной рамы. Гидравликой управляется подъем и опускание рамы, а также подъем на холостом ходу полотна. Длина полотна 400…450 мм. Максимальные размеры заготовки: диаметр 220 мм, прямоугольник 220 на 340 мм. Из ограничений по свойствам материала заготовки — твердость, сопоставимая с твердостью полотна. Станок незаменим в ремонтно-механическом цехе с ограниченным парком станков.

Абразивно-отрезные станки
Разнообразие станков вызвано простотой привода абразивного диска. Двигатель с отрезным диском можно разместить на маятниковой качалке с противовесом (ручной привод) и на модуле, который управляется ЧПУ с автоматической подачей заготовки. Главные характеристики абразивного диска: окружная скорость, величина зерна. Толщина, диаметр круга определяются в зависимости от диаметра заготовки.

Область применения абразивно-отрезных станков ограничена группой черных металлов, причем резание сталей с содержанием углерода выше 0,4% (ст45) приводит к закалке поверхностного слоя торца заготовки до твердости 42…45 HRCэ на глубину 0.3…0.5 мм. Легированные стали (20ХН3А, 30Х13 и др.) закаливаются до 50 единиц, а сталь 65Г и другие стали этого класса еще выше. В ряде случаев возникает необходимость термической обработки — отжига. Цветные сплавы, алюминий и его сплавы, а также низкоуглеродистые нержавеющие стали с высоким содержанием легирующих элементов абразивом не режутся. Врезание круга в эти материалы мгновенно приводит к налипанию частиц металла на режущие грани абразива (засаливание круга). Дальнейшее врезание приводит к нагреву и разрушению круга.
Достоинства абразивно-отрезных станков (высокая скорость резания, дешевизна самого круга, простота оборудования) несомненны, но определенные ограничения накладывает вредность продуктов сгорания связующего материала абразивного круга. В состав бакелитовой связки входят вещества (фенолы), которые при нагревании и сгорании выделяются канцерогенные газы. Требуется система вентиляции для каждого рабочего места.

Пилы Геллера
Пилы дисковые сегментные для металла (Геллера) ГОСТ 4047-82 — официальное название. Пока это единственное решение для промышленного применения оборудования для разделки металла любого профиля и любого состава. Пила представляет собой диск, в наружной канавке которого закреплены пилящие сегменты. Сегменты изготавливаются из быстрорежущей стали (Р6К5М, HSS) и крепятся к диску заклепками. Геометрия режущей части оформляется на сегменте и зависит от материала, который подлежит обработке. Количество зубьев сегмента зависит от диаметра пилы. В сборе дисковая пила допускает заточку по передней поверхности зуба и затыловку на специальных заточных станках. Пила подлежит ревизии и заточке при неперпендикулярности реза (уводе) более 20% допуска на длину заготовки.
Станок состоит из станины, пильной бабки с гидравлическим приводом, гидравлического прижима и стола подачи материала (рольганг станка). Для поддержки прутка (ствола) используют колесные подставки.

Ленточнопильные станки
Резание непрерывной лентой всегда привлекало внимание специалистов, но несовместимость требований к материалу ленты — гибкость и режущие свойства, ограничивали применение этих станков резкой цветных металлов. Положение изменилось с разработкой промышленной технологии диффузионной сварки. К боковой поверхности ленты приваривается полоска быстрорежущей стали высотой 2…3 мм. Затем полоска прорезается при нарезке зубьев и выполняется их разводка. Все процессы изготовления ленты автоматизированы, что определило ее относительно низкую стоимость.

На производительность резания ленточнопильного станка влияют факторы, которые не учитываются или незначительны при других способах резки. Например:
• для резки трубы и прутка используют пилы с разным шагом;
• для резки меди и алюминия используют разные схемы разводки зубьев, а для стали другая разводка и передний угол.
Безусловно, что любая схема заточки и разводки зубьев пилы допускает ее применение для других условий, но тогда надо учитывать эти изменения, корректировать режимы и забыть о производительности.
Ленточнопильный станок состоит из станины, гидравлического привода пильной рамы, механизма натяжения полотна пилы с направляющими роликами. Дальнейшая комплектация зависит от места пилы в технологическом процессе, ее загрузки и степени требуемой механизации процесса.
Ленточнопильный станок по весу и мощности примерно равен механической пиле, превосходит на порядок пилу Геллера по производительности и не отравляет атмосферу, как абразивный круг. Габариты станка и его система управления позволяет создавать механизированную линию по резке заготовок с применением ЧПУ. Сочетание этих качеств указывает прямую дорогу к созданию заготовительных производств с организацией работы на ленточнопильном станке на заказ.