Циркуляри за металообработка

Инструменти, материалиСп. Инженеринг ревю - брой 1/2021 • 05.03.2021

Циркулярните триони могат да се използват за обработка на различни видове материали, като пригодността за даден тип материал най-вече зависи от вида на използвания режещ диск. Разнообразието от потребности е довело до предлагането на широка гама от разновидности и модели. По-голямата част от циркулярните триони се захранват с електричество, но има и бензинови варианти, и дори някои хидравлични модели. Най-разпространени са електрическите устройства, като захранването може да бъде осигурено с кабел или акумулатор. По отношение на мобилността те най-общо се делят на стационарни, настолни и ръчни уреди. 

Както при другите металорежещи инструменти, така и при циркулярите освен функционалност и производителност, много важен аргумент в избора на инструмент са характеристиките, свързани с безопасността на оборудването и неговата ергономия.

 

Основни видове циркуляри

Циркулярните триони най-общо се делят на ръчни, настолни и стационарни. Конкретният модел трябва да бъде съобразен с потребностите. Стационарните варианти се прилагат най-често в производствени дейности. Обработваният детайл може да бъде здраво закрепен и да не се допусне разместване при работа. Този тип циркуляри се характеризират с мотори с голяма мощност и висока надеждност.

Настолните и ръчните циркуляри са подходящи инструменти при рязане на по-фини детайли. Те са лесно преносими и позволяват прецизно изпълнение и оформяне на обработваните детайли с висока точност. Дълбочината на разреза зависи от размера на машината и диска. Циркулярите с по-малки размери се използват за по-прецизни приложения. За сметка на това дълбочината на разреза е по-малка.

Листовият материал се нарязва и разкроява на големи стационарни циркуляри. Те могат да бъдат вертикални или хоризонтални. Обикновено вертикалните циркулярни триони заемат по-малко пространство. Хоризонталните циркуляри представляват големи настолни машини с плъзгаща се подаваща релса, която прокарва материала през острието. Настолните триони без плъзгаща се релса също могат да режат листове.

При вертикалните триони дискът преминава през късата страна на листа, т.нар. напречно рязане. За рязане по дължина при по-нискобюджетните варианти потребителят трябва да подава материала към диска, докато при по-скъпите модели трионът се движи през неподвижния материал.

Потопяемите циркуляри се използват, когато спецификата на работа изисква рязането да може да започне от всяка точка на обработвания материал. При тях се използва направляваща релса за прави разрези.

За извършване на рязане с настолен циркуляр, режещ под ъгъл, трябва да се зададе ъгъл на наклон на режещия диск спрямо равнината на рязане. Циркулярите с направляваща релса от този вид дават възможност дискът да се придвижва в хоризонтална и вертикална посока.

 

Основни характеристики на режещия диск

Изборът на режещ диск зависи от характеристиките на материала, който подлежи на обработка, конкретното приложение, интензивността на използване и набор от други параметри.

В състава на режещите дискове влизат основно два вида материал – стомана и карбид. Един от най-твърдите и най-надеждните материали, използвани в изработката на върхове на зъби за режещи дискове, е карбидът. Висококачествените дискове се характеризират с върхове, направени от микрозърнест карбид. Той има отлични показатели на издръжливост при подлагане на механично натоварване, удар, деформация, високи температури, корозия и високо налягане. Дисковете със зъби с карбиден връх издържат до 10 пъти по-дълго от обикновените стоманени дискове. Карбидните зъби са изградени от волфрамов карбид, който образува твърдата фаза със съотношение между 70 и 97%, и кобалт, който служи като свързващо вещество в съотношение между 3 и 27%, както и малки части други видове карбид: титанов, танталов или ниобиев.

Дисковете могат да бъдат направени изцяло от твърда бързорезна стомана (HSS). Това може да бъде инструментална стомана М2 или М35, легирана с добавяне на кобалт. Твърдите режещи дискове преминават термообработка и се закаляват до 64/65 HRC за приложения за рязане на черни метали и 58/60 HRC за приложения за рязане на цветни метали. Тази висока твърдост придава на режещите ръбове на зъбите висока устойчивост на топлина и износване. Повишената твърдост обаче прави дисковете чупливи и не много устойчиви на удар. За производството на висококачествен диск от бързорезна стомана е необходимо да се започне с подлагане на материала на опън. Дисковете трябва да се закалят в преса, за да се предотврати изкривяването им. Бързорезните дискове обикновено са със скосен режещ ръб, за да се улесни почистването по време на процеса. Дисковете от бързорезна стомана могат да се използват за рязане на различни видове метал и разнообразни профили, включително: тръби, структурни профили, заготовки, пръти, блокове, отливки, кован метал и др. Те могат да са третирани и със специални устойчиви на износване покрития като титанов нитрид (TiN) или титан-алуминиев нитрид (TiAlN), или покритие от железен оксид.

При режещите дискове с върхове от волфрамов карбид (TCT) тялото на диска е изработено от легирана стомана, а на върховете на зъбите са споени вложки от волфрамов карбид. Самият диск обикновено е направен от устойчива на износване сплав като хром-ванадиева стомана, термично обработена до 38/42 HRC.

Върховете от волфрамов карбид могат да работят при много по-високи температури от твърдите бързорезни дискове, следователно режещите дискове с TCT върхове обикновено работят с много по-високи повърхностни скорости. Това позволява дисковете с карбидни върхове да режат по-бързо и все пак да поддържат приемливо натоварване на зъб. Те обикновено се използват за рязане на сплави на цветни метали, но през последните 10 години са придобили значителна популярност за приложения за рязане на черни метали. Вложките от волфрамов карбид са изключително твърди (98 HRC) и имат много дълъг период на износване. Те обаче са по-малко устойчиви на удар от твърдата бързорезна стомана. Всяка вибрация по време на процеса на рязане може сериозно да увреди зъбите.

Карбидните зъби се спояват към стоманеното тяло на диска. По този начин се гарантира дълъг експлоатационен живот на режещия диск и неизменно висока производителност в широк спектър от приложения благодарение на твърдите карбидни зърна, които са в основата на механизма на рязане.

Стъпката на зъбите и конструкцията на избрания диск също варират в зависимост от дебелината на метала. По-тънкият материал трябва да се реже с дискове с по-голям брой зъби, докато за по-дебели детайли, необходимият брой зъби намалява. На опаковката на режещия диск трябва да е посочено за какъв материал и дебелина е подходящ той.

Съгласно добрите съвременни практики острието се изрязва лазерно от стомана с висока якост. Лазерното рязане на стомана е не само изключително прецизно, но позволява рязане на стомани с висока якост, без да се натоварва материалът на плочата по време на рязане. По този начин полученото острие е напълно чисто и много по-устойчиво на деформация. Ако е необходимо, при рязането се премахват отклонения на равнината, т.е. издатини или вдлъбнатини, така че аксиалното биене на циркулярния диск да не надминава допустимите стойности. След това централният отвор се шлифова, за да се напасне острието точно на циркуляра и да се постигне перфектна концентричност по време на въртене. Гнездата за карбидните зъби също се шлифоват, за да се гарантира, че карбидните върхове прилягат перфектно, осигурявайки подходящи условия за здраво спояване.

Процесът на обработка в определени случаи може да се извършва с помощта на ъглошлайф. При този тип рязане се използват карбофлексови дискове. Те са съставени от абразивни зърна, които извършват рязането, и материал, свързващ абразива. Процентното съотношение между абразивните зърна, свързващия материал и разстоянието между тях определя структурата на диска. Типът абразив, от който се изгражда дискът, се избира въз основа на начина на взаимодействие с обработвания материал. Идеалният абразив има способността да остава остър. В процеса на работа целостта на абразивните зърна се нарушава, което на свой ред създава нови режещи ръбове.

 

Иновации в технологията на металорежещите дискове

За да се постигне опростен и изчистен дизайн на един циркулярен диск, всъщност трябва да се измине дълъг път на решаване на сложни технически задачи. Всеки отделен вид режещ диск е проектиран, за да постигне определен вид срез. За тази цел се изисква внимателен анализ и преценка на това какви трябва да бъдат предният ъгъл и ъгълът на скосяване на зъба, геометрията на стружкоотвеждащия канал, местоположението на прорезите за редуциране на шума и дебелината на самото острие и т.н.

Експертната проектантска работа е създала много сполучливи решения в конструкцията на режещите дискове, като например антивибрационния дизайн.

Намаляването на вибрациите при рязане удължава живота на диска и подобрява прецизността на рязане, благодарение на което нуждата от стабилизатори отпада.

Към някои модели са добавени фини S-образни прорези върху повърхността на диска, които спомагат за намаляване на шума и същевременно регулират температурното разширение и свиване на метала вследствие на генерираната топлина по време на рязане.

Процесът на производство на висококачествени режещи дискове за метал включва обработка чрез прецизни автоматизирани CNC машини до ниво финишна обработка. Напредналите технологии и прецизността на тези машини осигуряват консистентност на качеството на произведените дискове, като същевременно дават възможност за ефективен контрол на това качество.

При рязането на материали се генерира висока температура, която може да има отрицателно въздействие върху среза и детайла, както и да съкрати експлоатационния живот на инструмента. В практиката широко се прилага охлаждащ флуид в зоната на рязане, като той се насочва през канали във вътрешността на инструмента. Въпреки че този процес се използва успешно при стругове, фрези, шлифоващи машини и пробивни инструменти, дълго време се търсеше ефективен способ за вграждане на вътрешна система за охлаждане, която специално да допринася за ефективното рязане на детайли, изработени от високолегирани неръждаеми стомани, на сплави на титанова или на никелова основа.

Благодарение на едно ново технологично решение вече се изработват режещи дискове с интегрирани канали за охлаждане. Идеята за адаптиране на вътрешните системи за охлаждане към циркулярните триони има огромен потенциал и среща голям интерес в индустрията. Тази иновация вече среща одобрението на компаниите, крайни потребители, които използват високоякостни неръждаеми стомани. Използването на охлаждащ флуид директно в областта на рязане не само осигурява смазване в процеса на рязане, но и отнема топлината, което означава, че може да се постига по-голяма продължителност на рязане и преди всичко по-висока скорост. Това значително увеличава производителността. За крайните потребители тази технология намалява допълнителните разходи и въздействието върху околната среда. Очаква се разработената система в близко бъдеще да навлезе в етап на серийно производство.

 

 

 

Top