Ленточная пила: устройство, история и применение.

Введение

Электропила с длинным, острым лезвием

Ленточная пила – это электропила с длинным, острым лезвием, состоящим из непрерывной полосы зубчатого металла, натянутой между двумя или более колесами для резки материала. В основном ленточные пилы используются в деревообработке, металлообработке и лесопилении, но могут резать и другие материалы. К преимуществам относятся равномерность резания благодаря равномерной нагрузке на зубья, а также возможность выпиливать неровные или криволинейные фигуры, подобно лобзику. Минимальный радиус изгиба определяется шириной полотна и шириной прореза. Большинство ленточных пил имеют два колеса, вращающихся в одной плоскости, одно из которых является ведущим, хотя некоторые модели могут иметь три или четыре колеса для распределения нагрузки. Само лезвие может быть разных размеров и с разным шагом зубьев (количество зубьев на дюйм, или TPI), что делает станок универсальным и позволяет резать широкий спектр материалов, включая дерево, металл и пластик. Почти все современные ленточные пилы приводятся в действие электродвигателем. Модели с приводным валом ранее были распространены, но сейчас считаются антикварными.

История

Идея ленточной пилы восходит как минимум к 1809 году, когда Уильям Ньюберри получил британский патент на эту идею, но ленточные пилы оставались непрактичными во многом из-за невозможности производить точные и долговечные полотна с использованием технологий того времени. Постоянный изгиб полотна на колесах приводил к разрушению либо самого полотна, либо сварного соединения, соединяющего его в кольцо. Почти 40 лет спустя француженка Анна Полин Крепин разработала технику сварки, преодолев эту проблему. Она подала заявку на патент в 1846 году и вскоре после этого продала право на ее использование производителю A. Perin & Company из Парижа. Сочетание этого метода с новыми стальными сплавами и усовершенствованными методами закалки позволило Перину создать первое современное полотно для ленточной пилы. Первый американский патент на ленточную пилу был выдан Бенджамину Баркеру из Эллсворта, штат Мэн, в январе 1836 года. Первая серийно выпускаемая и коммерчески доступная ленточная пила в США была создана по проекту Пола Прибила. Электролобзики (с возвратно-поступающим движением полотна) когда-то были широко распространены в металлообрабатывающей промышленности, но в основном их вытеснили ленточные и дисковые пилы.

Жилищная и легкая промышленность

Многие мастерские в жилых гаражах или подвалах, а также на предприятиях легкой промышленности, оснащены небольшими или средними ленточными пилами, способными резать дерево, металл или пластик. Зачастую на пиле остается универсальное полотно, хотя при большом объеме работ его можно заменить на полотно, оптимизированное для дерева или металла. Большинство бытовых и промышленных ленточных пил – вертикального типа, устанавливаемые на верстак или тумбу. В последние десятилетия широкое распространение получили портативные электроинструменты, включая беспроводные модели, позволяющие строителям брать их с собой на объект.

Разрезка мяса

Пилы для резки мяса обычно полностью изготавливаются из нержавеющей стали и имеют конструкцию, облегчающую очистку. Лезвия могут быть с мелкими зубьями с закаленными концами или с гладкими или волнистыми режущими кромками.

Модели металлообрабатывающих цехов и машинных цехов

Ленточные пилы, предназначенные для промышленной резки металла, такие как для конструкционной стали в цехах по изготовлению металлоконструкций и для сортового проката в машиностроительных мастерских, доступны в вертикальном и горизонтальном исполнении. Типичные скорости полотна варьируются от до , хотя специализированные ленточные пилы предназначены для фрикционной резки твердых металлов и работают на скоростях резки металла. Ленточные пилы для резки металла обычно оснащены щетками или щетковыми колесами для предотвращения застревания стружки между зубьями полотна. Системы охлаждения полотна режущей жидкостью также являются стандартным оборудованием ленточных пил для резки металла. Охлаждающая жидкость смывает стружку и поддерживает полотно охлажденным и смазанным. Горизонтальные ленточные пилы удерживают заготовку неподвижно, в то время как полотно опускается вниз для реза. Эта конфигурация используется для резки длинных материалов, таких как трубы или сортовой прокат, по длине. Таким образом, это важная часть оборудования в большинстве машиностроительных мастерских. Горизонтальная конструкция не подходит для резки кривых или сложных форм. В небольших горизонтальных ленточных пилах обычно используется только гравитационная подача, замедленная до регулируемой степени спиральной пружиной; на промышленных моделях скорость спуска обычно контролируется гидравлическим цилиндром, который стравливает давление через регулируемый клапан. Когда пила настроена для реза, оператор поднимает пилу, позиционирует материал под полотном, а затем включает пилу. Полотно медленно опускается в материал, разрезая его по мере движения ленточного полотна. Когда рез завершен, срабатывает выключатель, и пила автоматически выключается. Более сложные версии этого типа пилы частично или полностью автоматизированы (через ПЛК или ЧПУ) для высокообъемной резки заготовок для обработки. Такие станки обеспечивают поток режущей жидкости, циркулирующей из приемника, аналогично тому, как это происходит в станках с ЧПУ. Вертикальная ленточная пила, также называемая контурной пилой, удерживает траекторию полотна неподвижной, в то время как заготовка перемещается вдоль него. Этот тип пилы можно использовать для вырезания сложных форм и углов. Заготовка может подаваться в полотно вручную или с помощью механизма подачи. Этот тип ленточной пилы для резки металла часто оснащен встроенным сварочным аппаратом для полотна. Это не только позволяет оператору быстро ремонтировать сломанные полотна или изготавливать новые, но и позволяет намеренно разрезать полотно, пропустить его через центр детали и повторно сварить для выполнения внутренних резов. Эти пилы часто оснащаются встроенным вентилятором для охлаждения полотна и удаления стружки из зоны реза, обеспечивая оператору четкий обзор работы. Этот тип пилы также выпускается в версии для деревообработки. Деревообрабатывающая версия, как правило, имеет гораздо более легкую конструкцию и не включает механизм подачи, охлаждающую жидкость или сварочный аппарат. Также достигнуты успехи в области ленточных полотен для резки металла. Биметаллические полотна с зубьями из быстрорежущей стали, включая кобальтовые марки, стали стандартом. Разработка новых геометрий и шага зубьев привела к увеличению производительности и увеличению срока службы полотна. Новые материалы и процессы, такие как сталь M51 и криогенная обработка полотен, дали результаты, которые считались невозможными всего несколько лет назад. Разработаны новые станки для автоматизации процесса сварки ленточных полотен.

Bandsaws dedicated to industrial metal cutting use, such as for structural steel in fabrication shops and for bar stock in machine shops, are available in vertical and horizontal designs. Typical band speeds range from to , although specialized bandsaws are built for friction cutting of hard metals and run band speeds of Metal cutting bandsaws are usually equipped with brushes or brushwheels to prevent chips from becoming stuck in between the blade's teeth. Systems which cool the blade with cutting fluid are also common equipment on metal cutting bandsaws. The coolant washes away swarf and keeps the blade cool and lubricated. Horizontal bandsaws hold the workpiece stationary while the blade swings down through the cut. This configuration is used to cut long materials such as pipe or bar stock to length. Thus it is an important part of the facilities in most machine shops. The horizontal design is not useful for cutting curves or complicated shapes. Small horizontal bandsaws typically employ a gravity feed alone, retarded to an adjustable degree by a coil spring; on industrial models, the rate of descent is usually controlled by a hydraulic cylinder that bleeds through an adjustable valve. When the saw is set up for a cut, the operator raises the saw, positions the material to be cut underneath the blade, and then turns on the saw. The blade slowly descends into the material, cutting it as the band blade moves. When the cut is complete, a switch is tripped and the saw automatically turns off. More sophisticated versions of this type of saw are partially or entirely automated (via PLC or CNC) for high volume cutting of machining blanks. Such machines provide a stream of cutting fluid recirculated from a sump, in the same manner that a CNC machining center does. A vertical bandsaw, also called a contour saw, keeps the blade's path stationary while the workpiece is moved across it. This type of saw can be used to cut out complex shapes and angles. The part may be fed into the blade manually or with a power assist mechanism. This type of metal cutting bandsaw is often equipped with a built in blade welder. This not only allows the operator to repair broken blades or fabricate new blades quickly, but also allows for the blade to be purposely cut, routed through the center of a part, and re welded in order to make interior cuts. These saws are often fitted with a built in air blower to cool the blade and to blow chips away from the cut area giving the operator a clear view of the work. This type of saw is also built in a woodworking version. The woodworking type is generally of much lighter construction and does not incorporate a power feed mechanism, coolant, or welder. Advancements have also been made in the bandsaw blades used to cut metals. Bimetal blades with high speed steel teeth, including cobalt grades, are now the norm. The development of new tooth geometries and tooth pitches has produced increased production rates and greater blade life. New materials and processes such as M51 steel and the cryogenic treatment of blades have produced results that were thought impossible just a few years ago. New machines have been developed to automate the welding process of bandsaw blades as well.

Вырубка древесины

Деревообрабатывающие заводы используют очень большие ленточные пилы для продольного распила древесины; они предпочтительнее дисковых пил для этой цели, поскольку позволяют обрабатывать бревна большого диаметра и имеют меньшую ширину пропила (размер реза), что снижает количество отходов. Существуют также небольшие переносные лесопильные установки, состоящие из ленточной пилы, размером с мастерскую, установленной на направляющем столе, которые называются ленточнопильными станками (ленточнопильные станки, ленточные пилорамы). Как и лесопильные установки с цепной пилой (цепная пила на направляющем столе), они могут использоваться недорого одним или двумя людьми непосредственно в полевых условиях. На полноразмерных лесопильных установках пильные полотна устанавливаются на колеса достаточно большого диаметра, чтобы избежать усталости металла из-за изгиба при многократном изменении профиля полотна с кругового на прямой. Полотно натягивается очень сильно (предельным фактором является предел прочности пильного металла). Ленточные пилы такого размера должны иметь специальную деформацию, которая компенсирует силы и нагрев, возникающие в процессе работы. Эта деформация называется "прикаткой". Их также необходимо регулярно снимать и обслуживать. Этим занимаются специалисты по заточке и ремонту пил. Форма зубного провала тщательно оптимизирована и разрабатывается пильщиком и специалистом по заточке пил. Она варьируется в зависимости от лесопилки, а также от типа и состояния древесины. Замерзшие бревна часто требуют прорезания "морозной выемки" в зубном провале для облегчения откалывания щепок. Форма зубного провала формируется при изготовлении полотна и автоматически поддерживается при каждой заточке. Специалисту по заточке необходимо периодически поддерживать профиль шлифовального круга путем его правки. Точное ведение полотна имеет решающее значение для точной резки и значительно снижает вероятность поломки полотна. Первым шагом к обеспечению хорошего ведения является проверка соосности двух шкивов или маховиков. Это можно сделать, приложив линейку к передней части шкивов и регулируя их положение до тех пор, пока оба шкива не коснутся линейки. Вращайте шкивы с установленным и натянутым полотном и убедитесь, что ведение полотна правильное. Затем установите направляющие ролики, оставив зазор около 1 мм между задней частью полотна и направляющим фланцем. Зубы полотен, которые стали узкими в результате многократной заточки, могут задевать передний край направляющих роликов из-за развода зубьев и выводить полотно из строя. Это можно исправить, вырезав небольшую ступеньку на передних краях роликов, чтобы обеспечить место для выступающих зубьев. В идеале ролики должны быть увенчаны (см. системы ремней и шкивов) – это конструкция, которая способствует правильному ведению лент и ремней, одновременно обеспечивая зазор для развода зубьев.

Timber mills use very large bandsaws for ripping lumber; they are preferred over circular saws for ripping because they can accommodate large diameter timber and because of their smaller kerf (cut size), resulting in less waste. There are also small portable sawmills consisting of a shop size bandsaw mounted on a guiding table, which are called bandsaw mills (band saw mills, band sawmills). Like chain saw mills (a chainsaw on a guiding table), they can be used inexpensively by one or two people out in the field. In a full size sawmill, the blades are mounted on wheels with a diameter large enough not to cause metal fatigue due to flexing when the blade repeatedly changes from a circular to a straight profile. It is stretched very tight (with fatigue strength of the saw metal being the limiting factor). Bandsaws of this size need to have a deformation worked into them that counteracts the forces and heating of operation. This is called "benching". They also need to be removed and serviced at regular intervals. Sawfilers or sawdoctors are the craftsmen responsible for this work. The shape of the tooth gullet is highly optimized and designed by the sawyer and sawfiler. It varies according to the mill, as well as the type and condition of the wood. Frozen logs often require a "frost notch" ground into the gullet to break the chips. The shape of the tooth gullet is created when the blade is manufactured and its shape is automatically maintained with each sharpening. The sawfiler will need to maintain the grinding wheel's profile with periodic dressing of the wheel. Proper tracking of the blade is crucial to accurate cutting and considerably reduces blade breakage. The first step to ensuring good tracking is to check that the two bandwheels or flywheels are co planar. This can be done by placing a straightedge across the front of the wheels and adjusting until each wheel touches. Rotate the wheels with the blade in position and properly tensioned and check that the tracking is correct. Now install the blade guide rollers and leave a gap of about 1 mm between the back of the blade and the guide flange. The teeth of blades that have become narrow through repeated sharpening will foul the front edge of the guide rollers due to their kerf set and force the blade out of alignment. This can be remedied by cutting of a small step on the rollers' front edges to accommodate the protruding teeth. Ideally the rollers should be crowned, (see belt and pulley systems) a configuration that assists in the proper tracking of bands and belts, at the same time allowing clearance for the set of the teeth.

Главные пилы

Главные пилы – это большие ленточные пилы, которые делают первоначальные пропилы в бревне. Обычно они имеют режущие зубья на передней кромке и выводные зубья на задней. Выводные зубья – это нережущие зубья, предназначенные для удаления опилок из пропила, когда лезвию необходимо выйти из него.

Перезагрузки

Перепильная пила – это большая ленточная пила, оптимизированная для распиловки древесины вдоль волокон с целью уменьшения больших заготовок до меньших секций или шпона. Для распиловки шпона требуется широкое полотно – обычно – с узким пропилом, чтобы минимизировать отходы. На стандартную ленточную пилу можно установить полотна шириной до .

Двухрезая пила

Двухрезные пилы имеют режущие зубья с обеих сторон. Как правило, они очень большие, сопоставимые по размеру с пилой-раскроечной.

Кормовые механизмы

Гравитационные пилы опускаются под действием собственного веса. Большинство таких пил оснащены механизмом регулировки усилия резания, например, подвижным противовесом, пружиной с винтовой регулировкой или гидравлическим или пневматическим демпфером (клапаном регулирования скорости). Последний не принуждает лезвие двигаться вниз, а лишь ограничивает скорость его опускания, предотвращая чрезмерное подавание при работе с тонкими или мягкими материалами. Это аналогично механизмам доводчиков дверей, которые благодаря демпфирующему эффекту предотвращают резкое захлопывание. Гравитационные конструкции распространены в небольших пилах. Гидравлические пилы используют гидравлический поршень, создающий положительное давление, для продвижения пилы через заготовку с регулируемым давлением и скоростью. Обычно применяются в серийных пилах. Винтовые пилы используют ведущий винт для перемещения пилы.

Механизмы падения

Крутящиеся пилы перемещаются по дуге при продвижении в заготовке. Одноколонные пилы имеют большую диаметральную колонну, по которой вся пила движется вверх и вниз, подобно сверлильному станку. Двухколонные пилы оснащены парой больших колонн, расположенных по обе стороны от заготовки, что обеспечивает высокую жесткость и точность. Конструкция двухколонных пил не позволяет использовать поворотный стол из-за особенностей их дизайна. Двухколонные пилы – это самый крупный тип станков для ленточной резки, некоторые из которых комплектуются поворотным столом и осью X для выполнения сложных резов.

Автоматические пилы

Автоматические ленточные пилы оснащены предустановленной скоростью подачи, возвратом, опусканием полотна, автоматической подачей заготовки и автоматическим зажимом заготовки. Они применяются в производственных условиях, где использование отдельного оператора для каждой пилы нецелесообразно. Один оператор может обслуживать множество автоматических пил, загружая и выгружая заготовки. Некоторые автоматические пилы используют числовое программное управление (ЧПУ) не только для увеличения скорости резания, но и для повышения точности и выполнения более сложных угловых резов.

Обычные зубные формы

Прецизионное лезвие обеспечивает точные резы с гладкой обработкой поверхности. Лезвие с упором (или поддерживающее лезвие) позволяет выполнять более быструю резку и справляться с большими объемами снимаемого материала. Лезвие с зубьями типа "лапа" обеспечивает дополнительный зазор для быстрой резки и мягких материалов. Для предотвращения вырывания зубьев, в контакте с заготовкой должно находиться как минимум два зуба.