Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для тепловой правки круглых пил

Изобретение предназначено для повышения устойчивого состояния круглой пилы в процессе пиления путем выравнивания градиента температур по радиусу пильного диска и может быть использовано в деревообрабатывающей отрасли промышленности.

Известен способ снятия температурных напряжений в диске пилы посредством охлаждения пильного диска в среде водяного тумана или струе воды. Вода подается через ограничители боковых отклонений. (Якунин Н.К. Подготовка круглых пил к работе / Н.К. Якунин. – М.: Лесн. пром–сть, 1980. – 152 с., стр. 69).

Недостатками приведенного способа является контакт с повышенной влажностью деталей и узлов станка, отходов пиления, что приводит к коррозии оборудования и снижению энергетической ценности отходов пиления.

Известен способ натяжения зубчатой кромки круглой пилы нагревом средней зоны пильного диска в процессе работы посредством специального рычага, на конце которого закреплен материал, способствующий быстрому нагреву пильного полотна. Средняя зона пилы нагревается трением контактных поверхностей закрепленного материала и поверхности полотна пилы (Якунин, Н.К. Подготовка круглых пил к работе / Н.К. Якунин. – М.: Лесн. пром–сть, 1980. – 152 с., стр. 68-69).

Это устройство принято за прототип. Недостатком устройства является контактный способ нагрева полотна пилы трением, неточность визуального определения момента потери устойчивости пилы, неопределенность выбора зоны нагрева диска, невозможность контроля процесса нагрева - скорости нагрева, распределения градиента температуры по радиусу пильного диска, что приводит к потере работоспособности пилы.

Целью заявленного решения является обеспечение сохранения устойчивой формы равновесия пильного диска в рабочем режиме деления (распиловки) путем создания управляемого температурного поля по радиусу диска пилы в определенной кольцевой зоне пильного полотна, обеспечивающего выравнивание температурного градиента по радиусу диска, удлинению средней зоны полотна круглой пилы по радиусу и созданию требуемых напряжений в полотне пилы для натяжения зубчатой кромки.

Это достигается тем, что в устройстве для тепловой правки полотна круглой пилы, установленной в узле резания, управляемое температурное поле в средней зоне полотна пилы по радиусу пилы создается электромагнитным полем индуктора, выполненного в виде индуцирующего проводника, расположенного под углом δ к плоскости диска пилы по радиусу с вершиной угла в зоне зубчатой кромки пилы, с возможностью регулирования ширины зоны теплового поля поворотом индуцирующего проводника относительно радиуса диска пилы на угол α. Длина индуцирующего проводника L и угол поворота α оси индуцирующего проводника относительно радиуса диска пилы определяют ширину кольцевой зоны воздействия электромагнитного поля на поверхности пильного диска, а регулируемый по радиусу, уменьшающийся по направлению к зубчатой кромке пилы, воздушный зазор между плоскостью пильного диска и осью индуцирующего проводника определяет градиент температур в полотне по радиусу пилы, что позволяет создать требуемые термические напряжения в полотне пилы, обеспечивающие нормированное натяжение зубчатой кромки и восстановление устойчивости пильного полотна.

На фиг.1 изображен общий вид устройства для тепловой правки круглых пил; на фиг.2 – поперечный разрез А-А устройства, фиг.3 – график функциональной зависимости градиента температуры от радиуса пилы ΔТ = f (R) и температуры от радиуса пилы Т = Ѱ(R).

Устройство содержит узел резания 1 с круглой пилой 2, установку индукционного нагрева 3 с нагревательным элементом 3, включающую индуцирующий проводник 4, источник питания индуктора 5, блок управления индуктором 6; датчики состояния пильного диска: датчик положения зубчатой кромки круглой пилы 7 и датчик температуры 8.

Рассматриваемое устройство встроено в узел резания 1 и расположено в нерабочей зоне пилы 2.

Работает устройство следующим образом. Материал подают в зону резания. При делении материала круглой пилой 2 происходит нагрев пильного диска в зоне зубчатой кромки пилы и полотна. Это вызывает дополнительное удлинение как кольца зубчатой кромки, так и части полотна пилы по радиусу в зоне, подверженной нагреву. При повышении температуры в зоне зубчатой кромки пилы до критического значения величина удлинения радиуса полотна пилы не соответствует удлинению кольца зубчатой кромки и не позволяет ему удлиниться на требуемую величину. В результате в кольце зубчатой кромки возникают сжимающие напряжения, выводящие пилу из состояния упругого равновесия, приводящие к отклонению зубчатой кромки от нормального положения относительно плоскости вращения, что сказывается на точности обработки материала и может привести к выходу пилы из рабочего состояния. Поэтому необходимо осуществлять контроль температуры и отклонения зубчатой кромки. Температуру в зоне, прилегающей к зубчатой кромке, измеряют датчиком температуры 8. Положение зубчатой кромки пилы относительно плоскости вращения фиксируют датчиком положения 7. Информация о температуре и о положении зубчатой кромки в дискретный момент времени от датчиков поступает в блок управления индуктором 6. При превышении температуры контролируемой зоны пильного диска критического значения и отклонении зубчатой кромки пилы от нормированного положения блок управления 6 генерирует сигнал на включение источника питания 5 установки индукционного нагрева 3. Магнитный поток, созданный индуцирующим проводником 4, замыкается через участок пильного диска по радиусу пилы. Вызванные переменным магнитным потоком вихревые токи приводят к созданию заданного углом установки δ индуцирующего проводника теплового поля и к интенсивному разогреву участка диска пилы по радиусу. Индуцирующий проводник при вращении пилы обеспечивает разогрев средней части пильного полотна по кольцевому следу шириной H, заданной длиной индуцирующего проводника L, и углом поворота оси индуцирующего проводника относительно оси диска пилы α. Воздушный зазор между плоскостью пильного диска и осью индуцирующего проводника, ширина которого задается углом поворота δ индуцирующего проводника относительно плоскости полотна пилы, определяет изменение градиента температуры ΔТ и температуры Т по радиусу R пилы в соответствии с функциональными зависимостями ΔТ = f (R) и Т = Ѱ(R). Это обеспечивает перераспределение напряжений в полотне пилы и восстановление устойчивого состояния диска пилы, которое фиксируется датчиком положения, после чего нагрев полотна пилы прекращается.

Применение устройства для тепловой правки круглых пил позволяет обеспечить сохранение устойчивой формы равновесия пильного диска в рабочем режиме деления (распиловки) нагревом участка полотна пилы по кольцевому следу с заданным градиентом температур по радиусу пилы и шириной теплового следа без дополнительного охлаждения полотна пилы.