Kvalita řezání pilovým kotoučem v podmínkách drobné truhlářské firmy

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení

Kvalita řezání pilovým kotoučem v podmínkách drobné truhlářské firmy Bakalářská práce

2007

Miroslav Formáček

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma „Kvalita řezání pilovým kotoučem v podmínkách drobné truhlářské firmy“ zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.

Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.

V Brně, dne:

Podpis studenta:

Poděkování

Rád bych poděkoval Ing. Františku Kachyňovi za ochotu, příjemnou spolupráci a čas věnovaný konzultacím a experimentu. Děkuji i RNDr. Pavlu Mazalovi, Ph.D., pracovníku Lesnické a dřevařské fakulty MZLU, za pomoc při měření optickou metodou.

Miroslav Formáček Kvalita řezání pilovým kotoučem v podmínkách drobné truhlářské firmy

Abstrakt Tato bakalářská práce je zaměřena na zjišťování kvality řezání pilovým kotoučem v podmínkách malé truhlářské dílny. Cílem je prověřit na stávající stolní jednokotoučové pile možnosti dosažení kvality řezných ploch jehličnatého dřeva. V první teoretické části je popsán současný stav řešené problematiky, jsou zde shrnuty základní informace o teorii řezání, kotoučových pilách a pilových kotoučích, včetně několika zásad při řezání a údržbě nástroje. Druhá experimentální část obsahuje postup a výsledky a v závěrečné třetí části je analýza a vyhodnocení vzorků. Klíčová slova: kotoučová pila, pilový kotouč, podélný řez, kvalita řezání, malá truhlářská dílna, jehličnaté dřevo.

Miroslav Formáček The cutting quality of circular-saw blade in conditions of small joiner workshop

Abstract This thesis focuses on recognition the cutting quality of circular-saw blade in conditions of small joiner workshop. Its aim is verify on current desk single-saw blade saw possibilities achievment quality of cutting areas of coniferous wood. In the first part, the current situation of the selected topic is described, and the basic information about cutting theory, circular saws and circular-saw blades, including a few principles during cutting and upkeep of implement. The second experimental part contains the process and outcomes and in the final third part, there is the analysis, example evaluation. Key words: circular saw, circular-saw blade, longitudinal section, cutting quality, small joiner workshop, coniferous wood.

Obsah 0

Úvod.................................................................................................................. 1

1

Cíl práce............................................................................................................ 2

2

Současný stav řešené problematiky .................................................................. 3

2.1

Teorie řezání ................................................................................................. 3

2.2

Způsoby řezání dřeva.................................................................................... 6

2.3

Teorie namáhání řezného klínu..................................................................... 6

2.4

Nároky na materiál pro dřevozpracující nástroje.......................................... 7

2.5

Kotoučové pily a pilové kotouče .................................................................. 8

2.5.1

Druhy a konstrukce kotoučových pil ........................................................ 8

2.5.2

Druhy a součásti pilových kotoučů........................................................... 9

2.5.3

Volba pilového kotouče .......................................................................... 14

2.5.4

Zásady a údržba pilových kotoučů ......................................................... 23

3

Experiment...................................................................................................... 29

3.1

Použité strojní vybavení.............................................................................. 30

3.2

Rozřezávaný materiál ................................................................................. 32

3.3

Metodika ..................................................................................................... 33

4

Výsledky experimentu .................................................................................... 36

5

Diskuse............................................................................................................ 45

6

Závěr ............................................................................................................... 46

7

Summary......................................................................................................... 47

8

Seznam citované literatury.............................................................................. 48

9

Seznam tabulek ............................................................................................... 49

10

Seznam obrázků.............................................................................................. 50

0 Úvod Řezání je jednou ze základních a nejčastěji používaných operací v truhlářské výrobě. Kvalita řezu je rozhodující pro další zpracování řezaného materiálu. Například je-li řez nekvalitní, zpracovatel bude muset více frézovat a naopak při kvalitním řezu není nutné příliš velkých nadměrků pro frézování. Problematika řezání dřeva je velmi obsáhlá. Na kvalitě řezání se podílí mnoho faktorů, jako jsou například stroj, nástroj, ale i obsluha stroje. V neposlední řadě také samotný řezaný materiál – dřevo také do velké míry ovlivňuje výsledek, a to svou různorodostí jak po stránce chemické, fyzikální a mechanické, tak po stránce struktury jeho stavby. Jinak se přistupuje k měkkému – jehličnatému řezivu a jinak k listnatému řezivu. Také je rozdíl mezi vysušeným truhlářským řezivem a řezivem, které se vyrábí v pilnicích, tedy dřevo s vyšším obsahem vlhkosti, u kterého je nutné počítat ještě se zvýšenými korozními účinky na nástroje. Obzvláště v malých truhlářských dílnách, které nemají právě nejmodernější stroje, je snaha zminimalizovat náklady, což úzce souvisí i s kvalitou řezání a počtem nutných následných operací. Tato práce je věnována právě snaze zjistit možnosti docílení kvality řezání.

1

1 Cíl práce Cílem bakalářské práce na téma „Kvalita řezání pilovým kotoučem v podmínkách drobné truhlářské firmy“ je prověřit na stávající stolní jednokotoučové pile možnosti dosažení kvality řezných ploch jehličnatého dřeva. Dalším cílem práce je zjistit vliv kvality řezání na ekonomiku výroby a možnosti jejího využití v současných výrobních podmínkách firmy. Práce je rozdělena na část teoretickou a praktickou. V teoretické části je uveden současný stav řešené problematiky, základní informace o teorii řezání, druzích a konstrukci kotoučových pil, součástech a druzích pilových kotoučů, informace o správné volbě pilového kotouče a v neposlední řadě také o zásadách správné údržby řezného nástroje. Druhá experimentální a diskusní část obsahuje postup a výsledky zjišťování kvality. Dále je uvedena analýza a vyhodnocení vzorků.

2

2 Současný stav řešené problematiky 2.1

Teorie řezání

„Řezáním dřeva nazýváme takový technologický proces, při kterém působením cizího tělesa – řezného klínu, zubu, respektive řezného nástroje – odstraňujeme z obráběné suroviny určitou část hmoty, a to buď za účelem jejího rozdělení na menší části nebo za účelem získání požadovaného tvaru obrobku při určité kvalitě jeho povrchu.“ (Varkoček, Rousek, Holopírek, 2004, s. 20) Řezání dřeva je uskutečňováno pomocí řezného nástroje, který postupně odděluje dřevní hmotu ze suroviny po jednotlivých liniích, přičemž nejkratší vzdálenosti jednotlivých linií nazýváme posuvem. Posuv může vykonávat buď řezný nástroj nebo surovina, tedy obrobek. Řezným nástrojem se nazývá každé cizí tělesu klínovitého tvaru, které vniká do dřevní hmoty a odstraňuje z této hmoty materiál o určitém objemu a tvaru, což je nazýváno třískou. Třískový proces se uskutečňuje řezným nástrojem, tedy klínem, který je bezprostředně ve styku se dřevem. Řezání je rozlišováno na tzv. otevřené řezání (volné) a řezání uzavřené (ve spáře). Při otevřeném řezání je řezný proces vykonáván jen jednou hranou řezného klínu. V praxi se však velmi často vyskytují případy uzavřeného řezání – řezání v drážce, kde je šířka třísky rovna délce řezné hrany, přičemž je šířka třísky současně menší než šířka obrobku. (Varkoček, Rousek, Holopírek, 2004)

Fyzikální jevy při obrábění dřeva: Proces oddělování třísky nástroje lze rozdělit do několika fází: a) Deformace materiálu v místě styku nástroje a materiálu, která je úměrná: -

pružnosti opracovávaného materiálu,

-

stupni otupení břitu,

-

velikosti úhlu řezu, apod.

b) Oddělování obráběného materiálu po překonání určitého napětí, které se rovná pevnosti ve střihu daného materiálu. 3

Oddělení obráběného materiálu závisí na pevnosti materiálu ve střihu, stupni otupení břitu, velikosti úhlu β. c) Odklonění třísky čelem nástroje. Toto závisí na pevnosti obráběného materiálu v ohybu, směru řezání a modelu řezání. d) Tření třísky o čelo nástroje, které je úměrné: -

velikosti úhlu čela γ,

-

drsnosti povrchu čela,

-

objemu třísky,

-

směru vláken,

-

objemové hmotnosti materiálu,

-

řezné rychlosti,

-

teplotě, aj.

e) Tření hřbetu zubu o obrobenou plochu, které závisí na: -

velikosti úhlu hřbetu α (vliv změny úhlu v důsledku transformace geometrie v řezném procesu),

-

velikosti vzpruživosti materiálu,

-

modelu řezání,

-

otupení řezného nástroje.

f) Tření bočních ploch o materiál v řezné spáře. (Varkoček, Rousek, Holopírek, 2004) Mechanické vlastnosti dřeva: Mechanické vlastnosti dřeva charakterizují schopnost dřeva odolávat účinku vnějších sil. Mechanické vlastnosti dělíme do tří skupin, a to základní, odvozené a technologické. Mezi základní vlastnosti patří pružnost, pevnost a plastičnost dřeva. Mezi odvozené vlastnosti se řadí tvrdost, odolnost proti tečení, odolnost proti trvalému zatížení a odolnost proti únavovému lomu. Technologické vlastnosti jsou štípatelnost, opotřebovatelnost, impregnovatelnost nebo ohybatelnost. (Gandelová, Horáček, Šlezingerová, 2004) Proces otupování břitu: Opotřebením břitu se rozumí zejména mechanické opotřebení, avšak svůj význam má i proces elektrochemického opotřebení. 4

Otupování lze charakterizovat jako postupnou změnu mikrogeometrie břitu během řezání. Nástroj je tupý tehdy, když dochází k nepřístupnému zhoršení jakosti obrobeného povrchu, zvýšení řezné síly, pálení, rozměrovým nepřesnostem (zabíhání pilových listu, apod.) Proces je charakterizován trvanlivostí břitu (uváděno v časových jednotkách) a životností břitu (časově vymezené ukončení požadované schopnosti plnit svou funkci). Důvody obnovy ostří: -

snížení stability nástroje,

-

nepřesnost rozměrů výrobku,

-

zhoršená povrchová jakost výrobku,

-

pálení povrchu,

-

pokles otáček (řezné rychlosti),

-

změna jakosti třísek,

-

vyštípávání materiálu na výstupní hraně,

-

třepení okrajů, aj., (znečistění, ztráta pnutí, …)

Proces otupování břitu je možné rozdělit do 4 fází: 1. první záběr břitu, odstranění jehly a otřepů (vyšší u malých úhlů břitu β), 2. vzrůst otupení s degresivním průběhem, 3. fáze rovnoměrného otupování – opotřebení, 4. nárůst otupení s regresivním průběhem (není experimentálně prokázáno). (Varkoček, Rousek, Holopírek, 2004) Proces vzniku tepla při řezném procesu: Při oddělování třísky dochází k tepelným jevům v důsledku překonávání odporů, jak je zřejmé z předchozí analýzy. Značná část práce vynaložená na oddělení třísky od obrobku se proměňuje v teplo. Teplo je odváděno třískou, okolním vzduchem a nástrojem. Snahou je co nejvíce omezit vznik tepelné energie, protože nadměrné zahřátí břitu má za následek: -

změnu struktury oceli (materiálu nástroje)

-

ztrátu pevnost a tvrdosti nástroje,

-

ztrátu houževnatosti nástroje,

-

snížení jeho trvanlivosti.

(teploty dosahují až 850ºC do hloubky 5 – 20 µm) 5

Omezení zahřívání se dociluje: -

snížením řezné rychlosti,

-

zvětšením tloušťky třísky,

-

volbou vhodné geometrie nástroje,

-

úpravou rozvodu (pěchování),

-

povrchovou úpravou řezného nástroje,

-

použitím nástrojů se SK,

-

snížením drsnosti povrchu nástroje,

-

přerušováním záběru. (Varkoček, Rousek, Holopírek, 2004, s. 42-43)

2.2

Způsoby řezání dřeva

Rozlišují se dva základní způsoby dělení dřeva, a to: 1. Řezání dřeva s oddělením třísky: Do této kategorie spadá řezání, hoblování, frézovaní, vrtání, dlabání, soustružení a broušení. 2. Řezání dřeva bez třísky: V této skupině je zahrnuto loupání, krájení dýh, stříhání, vysekávání, řezání paprskem kapaliny (laserem). (Trávník, 2005)

2.3

Teorie namáhání řezného klínu

Starší autoři (Time, Afanasiev a Deševoj) shodně předpokládali ideální ostří řezného klínu, tuhost soustavy, stroj – nástroj a pevnost (= nepružnost) řezaného dřevěného obrobku, tzn. tlak dřeva jen na tělo řezného klínu, bez tření na hřbetě ostří. Liší se v názoru na rozložení tlaku po čele řezného klínu.

Obr. 1 Tlak působící na nástroj (Time)

Obr. 2 Tlak působící na nástroj (Anasiev a Deševoj)

6

Z praxe je známé, že při δ = 90˚ se řezat dá, i když hůře. Z rovnic Timeho a Afanasieva však vyplývají při δ = 90˚ hodnoty F1 a R nekonečně velké, takže rovnice jsou nevěrohodné. (Lisičan, 1992) Blíže k pravdě se propracoval Voskresenskij – dřevo je materiál pružný, obrazec dislokace tlaků je závislý na řezném úhlu δ a na součiniteli tření mezi nástrojem a řezaným materiálem a na poloměru „skutečného ostří“.

Obr. 3 Tlak působící na nástroj (Voskresenskij) Tato teoretická dedukce pro řezání volné (otevřené) dokumentuje význam pravidla pro brusné nástroje: co možná nejhladčeji vybrušovat čelní i hřbetovou plochu zubu nástroje i při řezání ve spáře. Dedukce Voskresenskijho byly upřesněny experimenty E. G. Ivanovského s ostrým i otupeným nástrojem. Vyplývá z nich, že na řezný klín působí tlaky na čelo, na oblou část ostří i na hřbetovou plochu řezného klínu (v závislosti na úhlu α) a že je tedy nutné respektovat při navrhování konstrukce a materiálu na nástroj složky řezné síly: tangenciální a radiální. Metodiku jejich určení zpracoval a zobecnil Prof. A. L. Beršadskij pod názvem „Všeobecný zákon řezání“, což se dnes nazývá analytickou metodou. (Lisičan, 1992)

2.4 -

Nároky na materiál pro dřevozpracující nástroje

Řezná část (řezný klín) si vyžaduje tvrdý otěru- a teplu i dynamickému namáhání (zejména rázu) odolný materiál (tj. aspekt vysoké trvanlivosti ostří), rozhodujícími činiteli jsou abrazivní vlastnosti dřevěného materiálu.

-

Tělo (korpus) nástroje si zase z aspektu jeho namáhání a deformací vyžaduje materiál houževnatý, odolný proti lámání a prasknutí i za cenu nižší tvrdosti.

Nezanedbatelnými kritérii při volbě materiálu jsou také jeho obrobitelnost, cena nebo možné havárie nástroje. Paradoxním aspektem k trvanlivosti ostří je kvalita 7

obrobené plochy, které vyhovuje čím nejmenší řezný úhel δ, tedy i čím nejmenší úhel ostří β, kterému odpovídá požadavek houževnatého materiálu. Z uvedených hledisek se na výrobu dřevořezných nástrojů volí materiály: -

Nástrojová ocel o uhlíková – zejména na ruční nástroje a na korpusy nástrojů na strojní obrábění o legovaná – prvky Mn, Si, Wo, Cr, Mo, V, Ni, Co.

-

Neželezné kovy – stelit

-

Spékané karbidy – SK plátky – WoC, TiC, TaC, NbC

-

Kubický nitrid boru – KNB

-

Polykrystalický syntetický diamant – PKSB

Materiály od stelitu až po PKSB se používají ve formě malých destiček připájených na řezný klín, přičemž nosný materiál je měkčí. Takovéto nástroje nazýváme bimetalickými. Některé nástroje se vyrábějí celé jen z oceli jako monolity, nazýváme je tedy monometalické. (Lisičan, 1976)

2.5

Kotoučové pily a pilové kotouče

Lichtág (1999) uvádí, že v posledních letech dochází ke stále intenzivnější explozi techniky ve všech oborech její působnosti. V oblasti dřevoobráběcích strojů lze sledovat systematické a trvalé směřování k vysokým výkonům, jak obráběcích, tak pomocných procesů. Tyto trendy jsou podmíněny výrazným rozvojem a aplikační schopností vysoce efektivních řezných materiálů, výkonných nástrojů, nových konstrukčních prvků a materiálů. (Lichtág, 1999)

2.5.1

Druhy a konstrukce kotoučových pil

Konstrukce kotoučových pil Nutsch (1999) popisuje následující konstrukci kotoučových pil: Na stojanu stroje stolní kotoučové pily je upevněn pracovní stůl. Ten je opatřen otvorem pro pilový kotouč. Uvnitř stroje je umístěn motor pro pohon pilové hřídele a mechanika pro nastavení výšky a sklonu pilového kotouče.

8

Nastavení sklonu a výšky se provádí ručním kolečkem. Nastavení sklonu umožňuje přesné řezání úhlů mezi 0º a 45º. Na pravé straně pracovního stolu se nachází podélné pravítko. Umožňuje řezání obrobku na šířku, přičemž se na stupnici nastaví požadovaný rozměr. Na levé straně stroje je upevněn posuvný rám (stůl). Na něj je umístěno příčné pravítko. Díly se položí na posuvný stůl a přivedou k pilovému kotouči. I zde může být nastaven požadovaný rozměr a úhel. Je-li potřeba více místa, je možné příčné pravítko sundat. Obslužné prvky jako hlavní spínač a spínač motoru jsou umístěny na otočné spínací skříni nad pracovním stolem. To umožňuje bezpečné ovládání stroje. Jako ochrana před kontaktem s pilovým kotoučem slouží i otočný kryt nad pilovým kotoučem. Je spojen s centrálním odsáváním stroje a odstraňuje třísky a prach vznikající v místě řezu. Pilová hřídel je poháněna klínovým nebo krátkým řemenem přes řemenice různých velikostí. Ve spojení s trojfázovým motorem s přepojitelnými póly tak lze dosáhnout různých frekvencí otáček. (Nutsch, 1999)

Druhy kotoučových pil Na kotoučových pilách se provádí mnoho truhlářských prací. Podle druhu použití je lze rozlišit na: -

stolní kotoučové pily,

-

formátovací kotoučové pily,

-

dvou- a vícelisté kotoučové pily,

-

omítací kotoučové pily,

-

kotoučové pily na dýhy,

-

ležaté a stojaté kotoučové pily,

-

kyvadlové kotoučové pily,

-

zkracovací kotoučové pily. (Nutsch, 1999)

2.5.2

Druhy a součásti pilových kotoučů

Nástroje pro kotoučové pily se nazývají pilové kotouče. Jsou to kovové kotouče, na jejichž obvodu jsou umístěny pilové zuby. Pilové kotouče se liší průměrem, počtem a tvarem zubů a druhem použitého materiálu. (Nutsch, 1999) 9

Součásti pilových kotoučů Hlavní části pilových kotoučů: 1. Tělo nástroje Tělo pilových kotoučů je vyráběno lisováním nebo vyřezáváním pomocí laseru, případně kombinací těchto technologií, z nástrojové oceli, zušlechtěné kalením na tvrdost 40 – 45 HRC. To je méně než poloviční tvrdost břitových destiček SK. Již ve výrobě je na těle upravováno vnitřní pnutí, tzv. vytužování, které vyrovnává obvodové pnutí pilového kotouče, vznikající při vysokých otáčkách vlivem odstředivé síly, zahříváním kotouče a působením řezného odporu. Tím se zvyšuje jeho tuhost a snižuje riziko vzniku deformací. Předpětí se na pilovém kotouči, který není upnut na stroji, může projevit ve vodorovné poloze jako mírné plošné vydutí. (Kol. autorů, 1995) 2. Dilatační drážky Pomáhají vyrovnávat pnutí na obvodu pilového kotouče, vznikající působením odstředivé síly, řezného odporu a zahříváním kotouče. Někdy je kruhový otvor, zakončující dilatační drážku, vyplněn měděným nýtem. Ten plní funkci odvádění tepla z těla kotouče a zároveň pomáhá snižovat hlučnost pilového kotouče při řezání. (Kol. autorů, 1995) 3. Zuby Nejběžněji používané tvary jsou tzv. vlčí zuby a zuby se zaobleným hřbetem. Hlavním důvodem používání tohoto druhu ozubení je to, aby břitová destička SK měla co nejtužší základ a nedocházelo během řezání k vibracím, přílišnému namáhání a případnému vylomení destičky. (Kol. autorů, 1995) 4. Omezovače tloušťky třísky Některé pilové kotouče pro podélní rozřezávání masivního dřeva, a to především ty, jež jsou určeny pro ruční posuv, jsou opatřeny omezovači tloušťky třísky. Omezovače chrání břitové destičky proti prudkým nárazům například uvolněných suků během řezání. Přesah ostří nad vrcholem omezovače tloušťky třísky se má podle B-testu pohybovat v rozpětí 0,8 – 1,1 mm. Tuto toleranci je nutno dodržovat i během ostření pilového kotouče. (Kol. autorů, 1995)

10

5. Břitové destičky SK Nástroje s břitovými destičkami z tvrdokovu se označují následovně: SK – slinutý karbid HM – hartmetall TC – tungsten carbide Břitové destičky jsou vyráběny slinováním (spékáním) karbidu wolframu a kobaltu při vysoké teplotě a tlaku. U některých druhů se navíc přidává karbid titanu, čímž se zpravidla dociluje větší tvrdosti, a případně karbid tantalu. Kobalt, jehož obsah se pohybuje řádově do 10 %, slouží jako pojivo a jeho množství má výrazný vliv na tvrdost a houževnatost destičky. Čím větší je procento kobaltu, tím jsou SK houževnatější, avšak méně odolné proti opotřebení, a naopak, čím menší je jeho podíl, tím je břit tvrdší a křehčí.

Tab. 1 Značení tvrdosti břitových destiček (Kol. autorů, 1995) Tvrdost stoupá Značení ISO

K 40

K 20

K 10

Tvrdost (HRC1)

86,5

88,5

89

Pevnost, houževnatost stoupá 6. Otvory pro ochlazování (sloty) Plní funkci chlazení těla pilového kotouče pomocí proudícího vzduchu a mimo to odvádějí vznikající třísky z řezné spáry v materiálu. Pilový kotouč si tak během řezání zachovává stále svoji tuhost a stabilitu. (Kol. autorů, 1995) 7. Stabilizační a vyklizovací prvky Při podélném rozřezávání rostlého dřeva silnějších dimenzí, zvláště pak není-li příliš suché, dochází často při používání standardních pilových kotoučů k zanášení prostoru mezi řeznou plochou a tělem nástroje v řezné spáře pilinami a dřevními vlákny. Nadměrné zahřívání vlivem tření a následné napékání dřevních silic na tělo nástroje může mít za následek vyhřátí až spálení těla pilového kotouče a ztrátu jeho tuhosti.

1

HRC – zkouška tvrdosti podle Rockwella.

11

Všeobecně platí zásada, že pro podélné rozřezávání masivního dřeva se mají používat pilové kotouče s menším počtem zubů a větší zubovou roztečí (30-60 mm). Je to také z toho důvodu, aby byl mezi jednotlivými zuby vytvořen dostatečný prostor pro odvádění vznikajících třísek. Je-li tento prostor příliš malý (při větší hustotě zubů), piliny jsou zhušťovány a lisovány a často zůstávají v zubové mezeře. Negativním důsledkem tohoto jevu je opět pálení a přehřívání pilového kotouče. Proto jsou na pilových kotoučích, pro tento účel speciálně vyráběných, řešeny konstrukční úpravy v těle nástroje, plnicí funkci odvádění třísek mimo prostor řezné spáry. Tyto úpravy jsou konstruovány s ohledem na tloušťku a vlhkost řezaného materiálu. Mezi nejjednodušší konstrukční úpravy patří skupinové ozubení s několika většími zubovými mezerami a stabilizační a vyklizovací prořez. Tyto úpravy také snižují tepelné deformace kotouče v provozu. Oba dva způsoby jsou dostačující pro suché řezivo. Při řezání smolnatého dřeva a řeziva s vyšší vlhkostí se používají kotouče s tvrdokovovými vyklizovacími a stabilizačními destičkami, které jsou až o 0,6 mm užší než je šířka břitových destiček (řezné spáry). Pro řezivo s vlhkostí 10 – 20 % se doporučuje používat např. kotouče se dvěma destičkami (vnější nebo vnitřní podle tloušťky materiálu), při vlhkosti nad 20 % se doporučují kotouče se čtyřmi až šesti destičkami (vnější i vnitřní uspořádání). Vnější i vnitřní umístění destiček je z toho důvodu, aby byla vykryta co největší plocha těla pilového kotouče. V praxi se vyskytují ještě další varianty vzájemného uspořádání vyklizovacích destiček. (Kol. autorů, 1995) 8. Antifrikční úpravy Pro zamezení zvýšeného zahřívání pilového kotouče vlivem tření se někdy opatřují vrstvou

antifrikčního

materiálu,

tedy materiálu

s nízkým

koeficientem

tření

(povlakování teflonem). Tyto kotouče se na první pohled většinou vyznačují tmavě šedou až černou barvou. (Kol. autorů, 1995) 9. Protihluková úprava Snížení hladiny zvuku při řezání i při chodu naprázdno, která u standardních pilových kotoučů dosahuje i hodnoty vyšší než 95 dB, se dociluje narušením těla kotouče různými profilovými prořezy, někdy ještě vyplněnými speciální nehořlavou 12

přiskyřicí. Tyto „ornamenty“, umístěné často nerovnoměrně po celé ploše nástroje, dokáží snížit hladinu zvuku až o 8 dB (tj. asi 6x). Jiné řešení nabízí např. firma Stehle, a to v podobě vyfrézovaných drážek, viditelných na těle kotouče jako soustředné kružnice. Ještě výraznějšího snížení hladiny zvuku (až o 10 dB) dosáhla firma Leitz protihlukovou úpravou pilového kotouče AS (antischall) nalepením ocelové fólie na tělo nástroje. (Kol. autorů, 1995)

Druhy pilových kotoučů Jednodílné ocelové pilové kotouče jsou vylisovány z jednoho kusu oceli a opatřeny požadovaným ozubením. Při zpracování dřeva se sice ještě používají, ale vzhledem k jejich výlučnému použití pro masivní dřevo a rychlejšímu opotřebení materiálu hrají již jen podřadnou roli. Vyrábějí se s různými tvary zubů. Kotouče i zuby mají stejnou tloušťku. Proto musí být pilové zuby na těchto pilových kotoučích rozvedeny. Pájené pilové kotouče mají na kovový kotouč připájeny destičky ze slinutých karbidů nebo polykrystalického diamantu. Tyto břity jsou vždy širší než kotouč, není proto nutné rozvedení zubů. I zde se vyrábějí různé tvary zubů s rozdílnou geometrií břitu. Vysoká výkonnost destiček ze slinutých karbidů může být však využita pouze tehdy, je-li pro konkrétní řezání zvolen správný kotouč. To má také vliv na trvanlivost, tedy dobu, po kterou dosahuje řezný nástroj optimální jakosti řezu. Při obrábění hraje podstatnou roli mnoho faktorů, jako tvar zubů, počet a naostření zubů. Jedná se o geometrii břitu pilového zubu. Aby zub pily mohl vniknout do obrobku, musí svírat s obrobkem ostří odpovídající úhel. Způsob vnikání je určen úhlem řezu a čela. Závislý je zde úhel hřbetu. Určuje vzdálenost neřezajících částí zubu od obrobku a snižuje tak tření. Vedle těchto úhlů hraje velkou roli tvar mezizubí. Má za úkol oddělené třísky zcela odvést a vyčistit tak řeznou plochu. (Nutsch, 1999)

Obr. 4 Schéma pilového kotouče (Nutsch, 1999) 13

Ozubení s rovnými čely se používá pro podélné řezání tvrdého a měkkého dřeva. Mezi zuby je někdy umístěn omezovač třísky. Omezuje velikost třísky odebrané jednotlivými zuby a zvyšuje tak bezpečnost práce. U ozubení s šikmými hřbety (střídavé ozubení) jsou hřbety zubů vždy po sobě následujících zubů střídavě zkoseny. Tento pilový kotouč se označuje také jako univerzální pilový kotouč, protože se může použít pro podélné a příčné řezy u většiny dřevěných materiálů. Podobným tvarem se vyznačuje střídavé ozubení se střídavým zkosením plochy čela. Zde je vedle zkosení hřbetu zkosena i náběhová hrana čela. To umožňuje hladké řezy, zejména u dýhovaných materiálů. Pro dýhované materiály je určeno také vyduté ozubení. Zaoblený tvar čela zubu umožňuje velmi jemný hladký řez. U lichoběžníkového ozubení jsou hřbety zubů oboustranně zkoseny. Provádějí se s ním především hladké řezy plastů nebo lakovaných materiálů. Kombinace těchto tvarů zubů slučuje jejich výhody. Spojení lichoběžníkových a plochých zubů se hodí zejména pro zařízení na dělení desek při použití tohoto nástroje je možné dosáhnout hladkých hran při zároveň úplném odvádění třísek plochými zuby. Vedle tvaru zubů hraje roli řezná rychlost. Ta odpovídá obvodové rychlosti břitu nástroje a má vliv na kvalitu řezu, trvanlivost a tedy i na hospodárnost použití nástroje. (Nutsch, 1999)

2.5.3

Volba pilového kotouče

Určení průměru pilového kotouče Lisičan (1976) uvádí pro určení průměru pilového kotouče u pily se spodním uložením hřídele tento vzorec: Dmin = 2 (a + e +a´)

[mm]

Obr. 5 Schéma kotoučové pily (Lisičan, 1976)

14

Volba nástroje Před vlastním výběrem nástroje pro konkrétní použití je nutné vycházet z předpokladu dobrého technického stavu nástroje a stroje, neboť jinak by nám i správně zvolený kotouč nemusel vykazovat ty nejlepší výsledky. Jedná se zejména o tyto následující body: -

Ložiska pracovní hřídele nesmí mít vůli a musí se volně otáčet.

-

Radiální házivost hřídele by neměla být větší než 0,03 mm.

-

Axiální házivost přírub by při jakostním řezání neměla přesahovat 0,02 mm. Přitom průměr přírub má být co největší (zejména při používání tenkých pilových kotoučů), a to minimálně 1/3 průměru pilového kotouče.

-

Rozvírací klín nesmí být od obvodu pilového kotouče vzdálen více než 10 mm. Jeho tloušťka musí být o 0,1 - 0,3 mm slabší než prořez kotouče (šířka břitových destiček). Vrchol rozvíracího klínu nesmí být níž než 5 mm pod vrcholem kotouče.

-

Elektromotor stroje musí mít dostatečný příkon, renomovaní výrobci nedoporučují, aby při používání pilových kotoučů od průměru 300 mm byl menší než 3 kW.

-

Pilový kotouč nesmí být poškozený či s nedostatečně ostrými břity. Mezní úchylky dovoleného bočního házení pilového kotouče podle ON 22 5303 (měří se u paty zubu) jsou:

Tab. 2 Mezní úchylky dovoleného bočního házení pilového kotouče (Kol. autorů, 1995)

od průměru 250 mm od průměru 400 mm

do průměru 200 mm do průměru 350 mm

0,25 mm 0,35 mm 0,45 mm

To znamená, že řezná spára nesmí být širší než je šířka břitové destičky o více než dovolují uvedené hodnoty. Dovolená obvodová házivost kotoučů (měří se v kterémkoliv místě ostří na obvodu) může být max. 0,1 mm. (Kol. autorů, 1995)

Volba průměru kotouče v závislosti na řezné rychlosti a počtu otáček Pro řeznou rychlost je obvodová rychlost ostří pilového kotouče ve směru jeho hlavního pohybu nejvýznamnější složkou. Ostatní složky pohybu jsou v poměru k ní

15

malé, z tohoto důvodu jsou pro určení její velikosti praktickým výpočtem zanedbány. Řezná se pak ztotožňuje s obvodovou rychlostí.

π.D.n Je definována vzorcem: v =

(m/s), 1 000. 60

Kde v = řezná rychlost, D = vnější průměr pilového kotouče v mm, n = počet otáček/min. Doporučené řezné rychlosti (v) pro vybrané druhy materiálů (m/s): měkké dřevo

60 – 100

tvrdé dřevo

50 - 85

překližky, DTD surové a dýhované

50 - 80

MDF a tvrdé vláknité desky

50 – 80

Dýhy

60 – 100

DTD laminované

60 - 80

Optimální řezná rychlost pro kotouče s SK břitovými destičkami se tedy pohybuje v rozpětí cca 50 — 90 m/s. Odvozeně z předcházejícího vzorce lze určit vzorec pro výpočet průměru kotouče:

60 000 . v D=

(mm) π.n

Převedení uvedených vztahů do praxe, znamená následující: U strojů s otáčkami hřídele 2800—2 900 ot./min. (otáčky identické s otáčkami běžných motorů), tedy např. u pil nepřevodovaných by neměl být průměr kotouče menší než 350 mm, z čehož také vyplývá, že stroje pouze s takovými či nižšími otáčkami vřetena nejsou pro truhlářskou výrobu příliš vhodné. Vzorec pro výpočet max. průměru asi většinou nebude využit, neboť horní hranice rozměrů pil, kotoučů je často dána konstrukcí stroje či příkonem jeho motoru. I zde je však dobré vědět, že nastavitelné horní otáčky u mnohých formátovacích či jiných pil jsou pro běžné řezání prakticky využitelné pouze do omezených průměrů kotoučů (např. u 6000 ot./min. do průměru 250 mm apod.) (Kol. autorů, 1995)

16

Volba počtu zubů Při volbě počtu zubů se pro dané práce vychází Z těchto 2 základních kritérií: a) z minimálního a maximálního počtu zubů v záběru, tedy z tloušťky řezaného materiálu, b) z posuvu na břit, tedy z druhu a směru řezaného materiálu, rychlosti posuvu materiálu a otáček hřídele. (Kol. autorů, 1995)

Počet zubů v záběru Zde platí obecná zásada: trvale v záběru by měl být minimálně jeden zub a maximálně 4 zuby, a současně doporučený přesah pilového kotouče nad obrobkem při řezání by měl být v rozmezí 5 - 15 mm dle průměru kotouče (5 - 10 mm pro kotouče o průměru 200 - 300 mm, 10-15 mm pro kotouče o průměru 300 - 400 mm). Počet zubů v záběru lze vedle výpočtu snadno určit empiricky, a to přiložením materiálu z boku na kotouč. Zdůvodnění používaného přesahu je popsáno dále v souvislosti s úhlem styku. V praxi to znamená, že by rozteč zubů kotoučů přiřezání slabých (např. překližkových) materiálů měla být malá, což reprezentuje větší počet zubů, a naopak při řezání silných materiálů velká, což reprezentuje menší počet zubů. (Kol. autorů, 1995)

Posuv na břit Kvalita opracování a pracovní výkon závisí mimo jiné také na posuvu na břit, což je odříznutá délka materiálu jedním zubem. Posuv na břit (uz) je závislý na rychlosti posuvu materiálu, počtu otáček hřídele a počtu zubů. u . 1000 uz =

(mm/zub),

n.z kde u = rychlost posuvu materiálu (m/min.), n = počet otáček/min., z = počet zubů. Doporučené orientační hodnoty posuvu na břit pro vybrané materiály (mm/zub): měkké dřevo podélně

0,2 - 1

měkké dřevo příčně

0,075 - 0,15

tvrdé dřevo podélně

0,1 - 05

tvrdé dřevo příčně

0,03 – 0,1

překližka

0,03 – 0,1 17

DTD surová

0,1 – 0,25

DTD dýhovaná nebo laminovaná

0,03 – 0,1

DTD — povrch dekorační laminát

0,02 – 0,06

Rozpětí uvedených hodnot je dáno jednak druhem pilového kotouče, požadavkem na kvalitu řezu (při nižší hodnotě vyšší kvalita a naopak), ale též úhlem styku, tj. úhlem, pod kterým vstupuje obvod kotouče do středu řezaného materiálu (vyjadřuje též vztah mezi tloušťkou řezaného materiálu a délkou jedním zubem odebrané třísky, definuje průměrnou tloušťku odebrané třísky). V podstatě lze říci, že čím delší je odebraná tříska vůči tloušťce materiálu, tím je kvalitnější řez a tím lze volit větší posuv na břit. S úhlem styku tedy souvisí i shora uvedené doporučení o přesahu kotouče nad řezaným materiálem. Čím menší je přesah, tím menší je úhel styku. Při menším úhlu styku je delší tříska, menší její střední tloušťka a dochází jakoby k postupnému záběru břitu, což má za následek vyšší kvalitu. Dva různé úhly styku jsou znázorněny na následujících obrázcích:

Obr. 6 Úhel styku kotouče s materiálem (Kol. autorů, 1995)

Počet zubů v závislosti na posuvu na břit (u2), otáčkách (n) a posuvu materiálu (u) lze odvozeně z předcházejícího vzorce určit ze vztahu: u .1000 z=

nebo vyčíst z následujícího grafu: n . uz

18

Obr. 7 Grafické určení počtu zubů (Kol. autorů, 1995)

Pro praxi tedy uvedená pravidla zdůvodňují následující zásady při používání kotoučů s různým počtem zubů: - čím tvrdší materiál je a čím rychlejší posuv materiálu je zvolen, tím vždy větší počet zubů by měl mít pilový kotouč; pro příčné řezání dřeva se používá kotouč s více zuby než pro řezání podélné; při řezání tenkých materiálů by měl být volen co největší počet zubů tak, aby vždy alespoň jeden byl trvale v záběru, -

čím měkčí materiál je a čím pomaleji posouván, tím menší počet zubů postačuje.

Ne vždy musí být pro kvalitu řezu výhodné používat kotouče s přehnaně vysokou hustotou zubů, neboť při rostoucím počtu zubů a stejném posuvu na břit, tedy též rostoucí rychlosti posuvu materiálu, dochází k zahlcování zubových mezer a ke špatnému odvodu třísek. Na druhé straně při zachování rychlosti posuvu materiálu, tedy i dostatečném odvodu třísky, způsobuje velké množství zubů vytváření příliš jemných částeček (prachu) a zvýšení opotřebení ostří nástroje. - pro řezání silných materiálů je nutné volit menší počet zubů tak, aby ne více než 4 zuby byly trvale v záběru, - pro maximální využití počtu zubů ke kvalitě řezu či rychlosti řezu (při zachování kvality) je třeba udržovat přesah pilového kotouče v rozmezí max. 5 - 15 mm, což zmenšuje i vyštípávání spodní vrstvy materiálu. Ne vždy musí být malý přesah výhodou, jako např. tehdy, má-li břit záporný úhel čela, zpravidla však jeho rozpětí 5 15 mm vyhovuje i v tomto případě. (Kol. autorů, 1995) 19

Volba provedení břitových destiček SK Tvrdost kontra houževnatost: Břitové destičky ze slinutých karbidů se vyrábějí v různých stupních tvrdosti dle složení a u většiny jejich provedení obecně platí pravidlo: čím větší tvrdost, tím menší houževnatost, tedy větší křehkost a naopak. Z hlediska mechanického opotřebení se této skutečnosti využívá následovně: SK břitové destičky s vysokou tvrdostí/sou vyžadovány při řezání abrazivních a homogenních materiálů (DTD, DVD, MDF, lamináty atd.), ale též při řezání stejnorodého suchého masivního dřeva. Při řezání nestejnorodých materiálů je vhodnější použít destičky byť ne s takovou tvrdostí, ale s vysokou houževnatostí (masivní dřevo nižší kvality či jeho prvotní zpracování apod.) U syrového masivního dřeva (zejména např. u dubu aj.) je problém složitější, neboť se jedná o chemicky aktivní materiál, který má poměrně silný korozívní vliv na kvalitu břitu s vyšší houževnatosti; tedy s vyšším obsahem kobaltového pojiva. V tomto případě jsou doporučovány SK břity speciální či stelitované pilové kotouče. Podobný problém se vyskytuje i při řezání MDF, kdy vlivem vysoké teploty dochází k chemickému rozkladu materiálu. Z tohoto důvodu se destičky buď povlakují nebo se při jejich výrobě používají upravená pojiva. (Kol. autorů, 1995) Geometrie pilového zubu: Přesah břitové destičky (a) se u běžně používaných pilových kotoučů pohybuje mezi 0,4 až 0,8 mm, to znamená, že tělo nástroje je o 0,8 - 1,6 mm tenčí než šířka břitové destičky. U extrémně tenkých pilových kotoučů s prořezem 1,3 mm (Leitz) dosahuje hodnota (a) pouhých 0,25 mm. Naopak u velkých pil. kotoučů (průměr 600 mm) s prořezem 6 mm a více se tato hodnota pohybuje až kolem 1,2 mm. U zkracovacích kotoučů Freud s šířkou břitu (s) 3,2 mm je hodnota (a) dokonce jen 0,125 mm. Takto řešená konstrukce snižuje na minimum možnost odrážení oddělených odřezků při vracení kotouče do výchozí polohy. Určitou nevýhodou je zde však zvýšené riziko pálení a snížení kvality řezu již při menší deformaci. Úhel radiálního podbroušení (κ ‘) = cca 2° Úhel hřbetu vedlejšího břitu (α ‘) = cca 4°

20

Jednostranně či oboustranně snížená kvalita řezu či výkonnost kotouče může být‚dá na právě porušením této geometrie. (Kol. autorů, 1995)

Obr. 8 Geometrie pilového zubu (Kol. autorů, 1995) Tvar břitové destičky Tab. 3 Tvar břitové destičky (Kol. autorů, 1995)

21

Shrnutí pravidel a zásad při volbě pilového kotouče K volbě průměru, konstrukci a počtu zubů kotouče: - pro max. kvalitu řezání dřeva a aglomerovaných materiálů je dobré dodržovat řezné rychlosti v rozmezí 50 - 90 (event. 100) m/s, což reprezentuje min. průměr kotouče při otáčkách 2 800/min. 350 mm a maximální průměr kotouče při otáčkách 6 000/min. 250 mm, -

pro řezání měkkého dřeva a dýh je možné řeznou rychlost volit vyšší než při

řezání tvrdého dřeva a tvrdších aglomerovaných materiálů, -

méně zubů (tedy větší rozteč) volíme u materiálů silných (max. 4 zuby trvale v

záběru), měkkých a při podélném řezání masivního dřeva, -

více zubů (tedy menší rozteč) volíme u materiálů tenkých (min. 1 zub trvalo v

záběru), tvrdých a při příčném řezání masivního dřeva -

pro podélné řezání dřeva silnějších dimenzí je výhodné používat přednostně

kotouče se stabilizačními a vyklizovacími prvky. (Kol. autorů, 1995) K provedení břitových destiček: -

pro řezání stejnorodých a abrazivních materiálů požíváme destičky tvrdší, pro

řezání nestejnorodých houževnatější, -

pro řezání syrového dřeva nejsou SK destičky vždy vhodné, výhodné je volit

stelitované kotouče, -

pro řezání vláknitých materiálů (řezivo, dýhy aj.) používáme nejčastěji destičky

se střídavě šikmými zuby, -

pro řezání křehkých a problematických materiálů (lamin. DTD aj.) bez předřezu

volíme přednostně zubové kombinace s vydutým čelem, kde zuby trapézové či střechovité předřezávají, pokud můžeme, je však lépe mít předřez, -

pro kapování a řezání tvrdších materiálů jsou též vhodné zuby s oboustranným

sešikmením, -

pro řezání dřeva napříč volíme menší úhel čela břitu než pro řezání podélné,

-

pro měkké materiály používáme větší úhel čela než pro materiály tvrdší a

abrazivnější, -

předřezové kotouče s kónickým zubem nepoužíváme tam, kde není možné

zajistit dostatečný přítlak materiálu na podložku (zvláště špatný předřez je u plošně zkřivených materiálů). (Kol. autorů, 1995) 22

Některé další zásady: -

průměr přírub by neměl být menší než je zhruba 1/3 průměru pilového kotouče,

-

při menším přesahu pilového kotouče nad materiálem zpravidla dosáhneme

vyšší kvalitu řezu, neboť při stejné rychlosti posuvu materiálu dochází k odřezávání delší a v průměru tenčí třísky než při řezání s velkým přesahem (kolmém), taktéž dochází k menšímu narušování spodní vrstvy opracovávaného materiálu, -

průměrný doporučený přesah činí 5 - 15 mm, při řezání kotoučem se záporným

úhlem čela břitu musíme dát pozor na vyštipování horní vrstvy materiálu.

2.5.4

Zásady a údržba pilových kotoučů

Nutsch (1999) uvádí některé zásady k údržbě pilových kotoučů. Na životnost pilového kotouče má velký vliv péče a údržba. Pilové kotouče je třeba pravidelně vizuálně kontrolovat. Pilové kotouče s poškozenými nebo chybějícími zuby je třeba ihned vyjmout ze stroje, neboť by nebylo dosaženo řádné jakosti řezu. Ale i kotouče znečištěné pryskyřicí je třeba vyjmout a vyčistit, protože přichycené nečistoty významně ovlivňují kvalitu řezu. Pravidelné čistění zlepšuje řezné vlastnosti a prodlužuje trvanlivost nástroje. Výrazně se tím snižují náklady na ostření. Kromě toho je třeba u pilových kotoučů pravidelně kontrolovat poškození a vlasové trhlinky kotouče. Vyskytnou-li se tyto nedostatky, nesmí se pilový kotouč již pro další práci používat. Úprava předpětí u pilových kotoučů se u výrobce roztáhne údery kladivem nebo válcováním po jeho obvodu. Vyrovnává pnutí vzniklá při obrábění tlakem přírub a třecím teplem. Předpětí má velký vliv na klidný chod, a tím na kvalitu řezu. Pilové kotouče, které ztratily předpětí přílišným přehřátím, mají neklidný chod, a špatnou kvalitu řezu i naostřené. Tyto pilové kouče již nelze používat. Ostření pájených pilových kotoučů se provádí na ostřičkách. Protože truhlář často nemá pro různé tvary zubů potřebné pomůcky a stroje, provádí ostření většinou specializované firmy. Je-li zbytková výška a tloušťka řezných destiček menší než 1 mm, nelze pilový kotouč již dále používat.

23

Upínání pilového kotouče na pilovou hřídel se provádí pomocí dvou upínacích přírub, mezi které se pilový kotouč upne. Přítlačná matka s levým závitem přitlačuje upínací kotouče na hřídel. Levý závit zabraňuje uvolnění přítlačné matky během provozu. Je třeba dbát na to, aby otvor v pilovém kotouči souhlasil s průměrem pilové hřídele. Pilové kotouče s velkým otvorem mohou být upnuty pomocí nalepeného nebo nalisovaného mezikroužku. Při výměně pilového kotouče je třeba dbát na to, aby se nepoškodila ani přítlačná matka ani upínací kotouče. Pilové kotouče musí být skladovány tak, aby se jejich břity nedotýkaly ani mezi sebou ani přímo s kovy. Vhodný bývá stojan z dřevěných lišt nebo zavěšování či pokládání na plocho. Jednotlivé kotouče se přitom proloží vložkami z lepenky, překližky nebo DVD. (Nutsch, 1999) Výrobce IGM doporučuje uživatelům u pilového kotouče vždy: - před použitím důsledně překontrolovat, zda kotouč není poničen, - nepoužívat kotouče s chybějícími nebo zničenými zuby, - používat ochranné brýle a chrániče sluchu při používání nářadí, - pečlivě si přečíst před prací návod k obsluze a instrukce výrobce, - používat pravítko a ochranný kryt při použití stolní pily. Neprovádět volné řezy bez pravítka, - používat pomocné prostředky pro posuv materiálu, speciálně pokud řeže krátké a úzké kusy, - vyndat zástrčku ze zásuvky před čištěním, seřizováním nebo výměnou kotouče, - udržovat nástroje ostré, čisté a skladovat je na bezpečném místě, - volit posuv proti směru otáčení kotouče ve stroji, - ujistit se, že je díl přidržován před a po řezu. Dále doporučuje nikdy: - neodstraňovat kryty ze stroje, - neodstraňovat rozevírací klíny a protirázové zařízení ze stroje, - nepoužívat poničené nástroje, - nepoužívat nástroje s chybějícími nebo odlomenými zuby, - nepřetěžovat stroj a netlačit nadměrně na materiál, - nevyměňovat kotouč při zapojeném stroji do elektrického proudu, - neprovádět seřizování pokud se kotouč není zastaven. (http://www.igm.cz) 24

Výrobce pilových kotoučů Pilana doporučuje pro dosažení co nejlepších provozních vlastností kotoučů dodržovat několik následujících zásad: - stroj musí být v dobrém stavu a bez vibrací, - příruby pro upínání pilových kotoučů musí mít stejný průměr přibližně 1/3 průměru kotouče, - příruby musí být čisté a je nutné zkontrolovat jejich boční házivost na hřídeli stroje, - je nutné kontrolovat hřídel stroje, která musí být dokonale rovná, - břity musí být vždy včas naostřené s dodržením všech původních úhlů, - zvětšením upínacího otvoru o více než 20 mm pozbývá kotouč svých původních vlastností a muže dojít k nestabilitě, - omezovač tloušťky třísky je nutné odbrušovat společně se slinutým karbidem a udržovat přesah v rozpětí. (http://www.pilana.cz)

Údržba a ostření Obecná pravidla a zásady: Jde-li o zachování co nejlepší kvality a co nejdelší životnosti nástroje, je nutné řídit se těmito základními zásadami: Z kotoučů by se měly pravidelně odstraňovat nečistoty, které nejenom snižují účinnost řezání, ale současně omezují funkci konstrukčních částí (dilatačních drážek, ochlazovacích otvorů, stabilizačních a vyklizovacích prvků aj.), čímž dochází ke ztrátě tuhosti a následným deformacím. Zvlášť citlivým místem bývají příruby a mezikroužky, kde i na první pohled téměř neviditelné nečistoty mnohdy značně zvyšují házivost, K čištění lze používat např. horkou vodu s 5 % roztokem louhu sodného. Nejsou doporučovány mechanické způsoby, jako kartáče, brusné prostředky apod. Pro zachování co nejdelší životnosti břitových destiček, by se neměly pilové kotouče používat na jiné materiály, než pro které jsou určeny, a mělo by se hlídat jejich včasné ostření (tím je snížena rychlost jejich otupování). Při ukládání je třeba vzhledem ke křehkosti používat pouze dřevěných, kartónových a podobných podložek a prokladů. Kotouče by neměly přijít do vzájemného styku ani do styku s jiným kovovým předmětem či zdí při zavěšování. Životnost nejenom břitů, ale i těla kotouče se často sníží i nepřesným broušením, jehož následkem je vedle nižší kvality řezu i zvýšení tepelného namáhání kotouče.

25

Včasné ostření: Jedním z nejdůležitějších faktorů, které mají vliv na kvalitu řezání a na životnost nástroje, je správné a včasné ostření. Největší chyba, která se v praxi často vyskytuje, je, že se nástroj nechá příliš otupit. Pilové kotouče se mají ostřit již tehdy, dosáhne-li šířka fazetky na hřbetě zubu vlivem otupení (zaoblení ostří) hodnoty 0,1 - 0,2 mm. Při nedodržení této zásady probíhá další zvětšování otupení 5 i vícekrát rychleji. Při včasném ostření je možné většinu pilových kotoučů během jejich životnosti přeostřit více než 30krát. Při ostření příliš otupených nástrojů je nutno břitové destičky neúměrně zbrousit, čímž se jejich životnost podstatně snižuje. Včasným ostřením se rozumí také okamžik, kdy: - se začne výrazně zhoršovat kvalita obráběné plochy, - je patrné vydrolování břitů zubů, - dochází ke zvýšené spotřebě energie. (Kol. autorů, 1995) Brusné prostředky: Břitové destičky SK se brousí diamantovými brusnými kotouči, které upnuty v brusce nesmějí házet v axiálním směru více než 0,02 mm a ve směru poloměru (radiálně) více než 0,05 mm (platí pro čelní broušení). Brusné kotouče, určené k broušení za mokra (chlazení kapalinou), by se neměly používat k broušení za sucha. Dochází k nadměrnému opotřebení brusného kotouče a výrazně hrubšímu výbrusu opracovávané plochy. K broušení za sucha lze použít pouze kotouče s pryskyřičným pojivem, brusné kotouče s kovovým pojivem se mohou použít pouze k broušení s kapalinovým chlazením. Pro hrubé broušení se používá zrnitost 160/125 až 100/80, pro jemné 80/63 až 50/40. Diamantovým brusným kotoučem se nesmí brousit ocelové těleso nástroje (za nebo pod břitovou destičkou popř. omezovač tloušťky třísky). K tomuto účelu používáme keramické (umělý korund) nebo siliciumkarbidové (karbid křemíku) brusné kotouče. (Kol. autorů, 1995) Ostření: Pilové kotouče SK zásadně nesmějí být ostřeny z volné ruky. Nesprávným broušením dochází ke změně řezné kružnice, rozdílným výškám zubů, ke změně geometrie zubů a k jejich vylamování. Další závažnou chybou, která se v praxi poměrně 26

často vyskytuje, je, že jsou břitové destičky SK broušeny pouze z čela nebo hřbetu. Při broušení pouze na hřbetu se životnost kotouče snižuje asi o 1/5 až 1/4 a při broušení pouze z čela dokonce až čtyřnásobně. Jelikož se při řezání otupuje nejen hlavní ostří, ale i ostří boční, musí se přeostření destiček provádět vždy ze hřbetu i z čela, přičemž poměr odbrušované vrstvy materiálu se má rovnat poměru délky k tloušťce destičky, což je asi 3 : 1 až 4 : 1. Optimální úběr při přebrušování pilového kotouče je 0,2 mm ze hřbetu a 0,05 mm 0,07 mm z čela zubu. Teoretická využitelnost pilového kotouče je až do rozměru destičky 1 x 1 mm. Odbroušení ocelové části těla zubu za břitovou destičkou provádíme vždy po několikerém přebroušení pilového kotouče. Každopádně však dříve, než by mohl s ocelovou částí nástroje přijít do styku diamantový brusný kotouč. Úhel hřbetu zubu se doporučuje brousit o 5 – 10° větší, než je úhel hřbetu břitové destičky. Maximální odsazení je 0,8 mm. Pro ostření pilových kotoučů s dutým výbrusem čela používáme diamantová brusná tělíska, konstruovaná speciálně k tomuto účelu. Tělísko se přesně vycentruje na střed čela, mírně se přitlačí k broušené ploše a ostří se v rovině rovnoběžné s délkou čela destičky. Během pracovního zdvihu nesmí tělísko vyjet ze záběru. Průměr tělíska je velmi malý a proto je nutné pracovat s otáčkami 35 - 40 tisíc za minutu. Doporučená obvodová rychlost brusného tělíska je 10 - 15 m . s-1. Vyklizovací destičky ostříme na čele po celé jejich délce. Velikost úběru volíme podle míry otupení 0,02 – 0,05 mm. Pro udržení kvality řezání je velmi důležité, aby během ostření nedošlo ke změně původní geometrie nástroje. (Kol. autorů, 1995)

Zásady bezpečné práce při obsluze kotoučových pil: Portál BOZP Info uvádí několik zásad k bezpečnosti práce při obsluze kotoučových pil: K oddálení rukou z blízkosti pilového kotouče musí být používány posouvací pomůcky. Pracovní pomůcky mají mít délku 300 mm až 400 mm, šířku 80 mm až 100 mm a tloušťku 15 až 20 mm. Pracovní pomůcky mají být používány při řezání malého materiálu a jestliže je to nutné i k přitlačování materiálu proti pravítku. 27

Obsluha má volit pouze pilové kotouče, jejichž průměr a tloušťka je vhodná pro stroj, jak je specifikováno v návodu k používání. Volba rozvíracího klínu je závislá na tloušťce a průměru pilového kotouče. Obsluha má zajistit, že zvolený rozvírací klín je vhodný pro použitý pilový kotouč. Je-li průměr vřetena menší než je průměr díry (vrtání) pilového kotouče, mají být k odstranění rozdílu použity osazené příruby dodané výrobcem stroje. Použití volných kroužků nebo pouzder není dovoleno. Vzhledem k vysoké rizikovosti kotoučových pil jsou některé činnosti resp. pracovní postupy na těchto strojích zakázány. Jde např. o tyto zásady: -

obsluha nesmí řezaný materiál tlačit k pilovému kotouči přímo tělem např. opřením o břišní krajinu a nesmí stát v rovinně řezu pilového kotouče,

-

pracovní operace, které nezaručují spolehlivé vedení materiálu (např. řezání klínů, špalíků s úkosem), jsou zakázány,

-

zakazuje se řezat materiál, který svými rozměry převyšuje výšku řezu,

-

za chodu pily je odstraňování pilin a odřezků se stolu přímo rukou zakázáno; dovoluje se však odstranit odpad za chodu stroje použitím laťky nebo jinou vhodnou pomůckou.

(http://portal.bozpinfo.cz/spravna_praxe/zasady/)

28

3 Experiment V experimentu bude sledována kvalita řezných ploch při podélném řezání smrkového a borovicového dřeva. Jde především o to, aby se při řezání dosáhlo co nejkvalitnějších bočních ploch opracovaných kotoučem. U výrobků jsou hrany a boční plochy viditelné - pohledové, které musejí mít stejnou kvalitu jako plochy nábytku, a boční plochy, které nejsou pohledové, jako jsou například zadní boční plochy korpusů, polic a boční plochy u přířezů, které jsou určeny pro lepení spárovek. Tyto boční plochy vzniklé podélným řezáním byly podrobně rozděleny do třech následujících skupin (podle normy ČSN 91 0000 Názvosloví v nábytkářském průmyslu. Základní pojmy): 1. Viditelné boční plochy: Do této skupiny patří především boční plochy dílců korpusů, dvířek, čel zásuvek, stolů a podobně. Opracování těchto bočních ploch vyžaduje kromě řezání také frézování, broušení a povrchovou úpravu shodnou s nábytkovými plochami. Hrany těchto bočních ploch jsou strženy brusným papírem z důvodů bezpečnosti výrobku a většího množství nánosu nátěrové hmoty oproti ostré hraně. Jde tedy o pohledové boční plochy, které musí mít stejnou kvalitu jako plochy nábytku. 2. Skryté boční plochy: Do této skupiny patří zadní boční plochy nábytkových dílců (dna, vrchní desky, bočnice), které jsou u stěny, a také boční plochy polic – pevných i volných. Nebudou tedy při běžném užívání nábytku viditelné. K opracování těchto bočních ploch postačuje řezání. Broušení vyžaduje pouze hrana (stržení hrany). 3. Boční plochy přířezů (určené na spárovky): Do této skupiny patří boční plochy přířezů, které budou vzájemně slepeny do požadované šířky, tzv. spárovky. V dílně, ve které byl prováděn experiment, se jedná o spojení na tupou spáru, což znamená, že boční plochy, které budou slepeny musí být v pravém úhlu vůči ploše a musí k sobě těsně doléhat. Jejich hrany musí zůstat ostré, aby spára byla co nejméně viditelná, nejlépe až neznatelná. Opracování vyžaduje řezání a frézování. 29

3.1

Použité strojní vybavení

Stroj – stolní kotoučová pila: Ve své firmě mám kotoučovou pilu PFP-300 AP od firmy HOK – stáří cca 6 let. Technický popis stroje: Truhlářská pila PFP 300 AP je stroj jednoduché konstrukce. Základem stroje je rám z ocelových nosníků, svařen do konstrukce. Na horní část rámu je přišroubován masivní pracovní stůl vyrobený ze šedé litiny. Uvnitř rámu stroje je umístěn řezací agregát. Agregát je vyroben ze šedé litiny a přišroubován ze spodní strany ke stolu. Předřezávací agregát je vyroben taktéž ze šedé litiny a je ukotven šrouby ze spodní strany ke stolu. Předřezový agregát je vybaven vlastním el. motorem a je zcela nezávislý na hlavním hřídeli. Hlavní agregát není naklápěcí, pouze přímočaře ponořovací na dvojici broušených vodicích sloupků. Na boční straně stroje je přišroubováno v ocelovém držáku dvojnásobné (horní a dolní) kruhové broušené vedení pro nařezávací (formátovací) posuvný vozík, určený pro příčné přeřezávání, nebo formátování drobnějších dílců. (Hok, technický list stroje) Technická data stroje: Rozměry stroje:

Rozměry hlavního prac. stolu:

Rozměry formátovacího stolu:

délka

2 500 mm

šířka

2 500 mm

výška

900 mm

délka

800 mm

šířka

620 mm

délka

1 100 mm

šířka

640 mm

Hmotnost stroje: Elektromotory:

300 kg napětí/kmitočet

3x400/50

hl. pilový list - otáčky

2 800 ot/min

předřez

Otáčky vřetene:

- výkon

3 kW

- otáčky

2 800 ot/min

- výkon

0,55 kW

hl. pilový list

3500 ot/min

předřez

7200 ot/min 30

Max. průměr pil.listu:

Odsávání:

Hlučnost:

hl. pilový list

300 mm

předřez

100 mm

průměr hrdla

97 mm

množství vzdušniny

1 000 m3. hod-1

rychlost vzdušniny

35 m3. sec-1

akustický výkon LP (A)

96 dB (A)

hladina hluku na prac. místě

83 dB (A)

Výška max. prořezu hlavního pilového listu:

100 mm

Max. vzdálenost bočního řezání:

800 – 1 250 mm

Doba doběhu stroje:

15 sec

(Hok, Technický list stroje)

Nástroj - pilový kotouč: Průměr kotouče pro experiment byl určen podle vzorce od docenta Lisičana (1976).

Dmin = 2 (a + e +a´)

[mm]

Dmin = 2 (65 + 35 + 17)

[mm]

Dmin = 234 mm Minimální průměr kotouče pro tloušťku řezaného materiálu 35 mm vyšel 234 mm. Zvolen byl tedy nejbližší průměr kotouče, což je 250 mm. Tento průměr byl prodejci rovněž doporučen jako dostatečný. Pro experiment byl použit kotouč od firmy Pilana 10-32Z SK s následujícími parametry:

Průměr kotouče: 250 mm Šířka zubu: 3,2 mm Tloušťka těla: 2,2 mm Průměr upínacího otvoru: 30 mm Počet zubů: 32 (http://www.pilana.cz)

31

3.2

Rozřezávaný materiál

V experimentu bylo použito vysušené řezivo jehličnatých dřevin, dle dodavatele o vlhkosti 8 – 10 %, a to borovice a smrk. Dřeva jsou to poměrně měkká, lehká a obsahují pryskyřici. Smrk ztepilý – Picea abies Smrkové dřevo patří mezi naše nejdůležitější užitkové dřevo. Nemá vylišeno jádro a běl. Dřevo je žlutobílé až světle žlutohnědé, letokruhy jsou zřetelné s povolným přechodem mezi jarním a letním dřevem v rámci letokruhu. Pryskyřičné kanálky jsou drobné, patrné pouze na podélných řezech jako svislé tmavší pásky. Dřevo slabě voní, na podélných řezech je slabě lesklé. Patří k měkkým (26 MPa) a lehkým (po 420 kg.m3, P12 450 kg.m3) dřevům. Je méně trvanlivé a odolné proti biotickým škůdcům, dobře se opracovává, suší, hůře se impregnuje. (Šlezingerová, Gandelová, 2004) Borovice lesní - Pinus sylvestris Borovice lesní je významnou lesní rychle rostoucí dřevinou. Dřevo borovice má četné zřetelné pryskyřičné kanálky (tečky na příčném řezu, svislé pásky na podélném řezu); má vylišeno jádro a běl; běl je široká, nažloutlá, narůžovělá s šedomodrými až šedočernými skvrnami z pohledu čela kulatiny nebo pásy na podélných řezech, tzv. zamodrání běle (dřevozbarvující houby); jádro je zpočátku u čerstvě pokáceného dříví světlehnědé, později na vzduchu tmavne a je až červenohnědé, letokruhy jsou zřetelné, v rámci letokruhu je letní dřevo ostře ohraničeno od jarního. Borové dřevo je lehké (Po 505 kg.m3, P12 535 kg.m3) a měkké (28, 5 MPa). Jádrové dřevo oproti běli (náchylná na zamodralost) je trvanlivé a odolné, dobře se suší, opracovává (pryskyřice zhoršuje opracovatelnost povrchů), běl se lépe impregnuje než jádro. (Šlezingerová, Gandelová, 2004) Rozřezávaný materiál byl popsán následujícím způsobem: Vrchní hrana

Plocha

Čelo

Boční plocha

Spodní hrana Obr. 9 Popisování rozřezávaného materiálu 32

3.3

Metodika

Příprava vzorků: Příprava vzorků probíhala přímo za provozu truhlářské dílny na hraněném i nehraněném smrkovém a borovicovém řezivu. Vzorky, které se nacházejí v obrazové dokumentaci na fotografiích, byly vybírány cca po 15 m, a to z odpadové části (oblé hrany) . Vzorky z části přířezů byly vybrány jen v omezeném počtu z důvodu hospodárnosti, jelikož řezaný materiál byl použit do výroby. Délka vzorků cca 250 mm. Dále jen vzorky A. Technologický postup výroby přířezů: Řezivo bylo nejprve nakráceno zkracovací pilou na hrubé délky s cca 100 mm přídavkem. Nehraněné řezivo bylo dále ještě omítnuto z obou stran na stolní kotoučové pile (dále jen pila) s kotoučem, který byl použit v experimentu. Z odpadových částí oblin byly vybírány již první vzorky, a to jak ze vstupní, tak i z výstupní části oblinového odřezku. Některé obliny byly nejdříve mírně zúženy tak, aby vznikl ostrohranný profil pro lepší manipulaci se vzorky. Teprve pak byly zkráceny a uloženy do plastové bedny. Dále bylo řezivo určené ke zpracování do výrobků opracováno z obou ploch frézováním na tloušťkovací frézce tak, aby vznikly z větší části rovné plochy a byl zachován ještě cca 3 mm přídavek na konečné opracování. Dalším krokem bylo ofrézování jedné z bočních ploch na srovnávací frézce, která pak následně byla použita jako vodící hrana podél příčného pravítka na stolní kotoučové pile. Poté bylo řezivo rozmítáno na pile dle potřeby výrobního sortimentu. Další vzorky byly vybírány také z podélných odřezkových částí přířezů, ovšem v omezené míře. Speciální vzorky pro optickou metodu: Po 400 m byly připraveny speciální vzorky, které byly podrobněji prozkoumány. Dále jen vzorky B. Příprava byla následující: Bylo připraveno prkno o rozměrech 22 mm x 140 mm x 1010 mm (tl. x š. x d.) a opracováno frézováním po obou plochách a jedné podélné boční ploše. Poté bylo přepůleno na dvě části o rozměrech 22 mm x 140 mm x 530 mm. Takto připravená prkna byla nalakována základním polyuretanovým lakem LBA 26 v jedné vrstvě proto, 33

aby byla řezná hrana tímto lakem zpevněna a aby po následném rozmítání tím bylo zajištěno lepší rozlišení při vyhodnocování vzorků. Zaznamenávání vzorků: Protože se při výrobě vyskytují různé délky, a to 0,6 – 2,8 m, byly vždy tyto délky k sobě seřazeny a řezány v pořadí od nejdelší po nejkratší, a to pro snadné a přehledné evidování vzorků a délek odřezaných metrů. Na papír byly tyto délky zaznamenány a k nim vždy po provedení řezu připsána čárka. Dále bylo zaznamenáváno znečištění kouče, což bylo posouzeno vizuálně, a čištění kotouče. Zjištění technického stavu pily: Při měření házivosti kotouče na pile HOK bylo postupováno takto: Použité měřidlo – úchylkoměr s vodící tyčkou, jenž se upíná do stojanu. Měření probíhalo přímo na kotouči, 40 mm od vnějšího okraje. Úchylkoměr byl přichycen pomocí dřevěného prkna a dvěma ztužidly ke stolu pily na pravou stranu stolu. Největší naměřená úchylka byla -0,02 mm a největší 0,11 mm. celková úchylka tedy byla 0,13 mm. Metody měření a zkoumání nerovností na plochách vzorků: Vzorky A i B byly posuzovány těmito způsoby: a) Profiloměrem: měření profilu nerovností v řezané ploše vzorků B. b) Optickou metodou: měření profilu nerovností na zdigitalizovaném obrazu snímku spodní hrany řezané plochy vzorků B. c) Smysly: vizuálně a hmatem – na vzorku v ploše i na hraně vzorků A i B.

Měření profiloměrem: K měření drsnosti na řezných plochách vzorků B byl použit profiloměr Hommel Tester T 1000, který změří linii profilu nerovností na úseku o celkové měřené délce (lm) nastavitelné na velikosti 1,5 mm, 4,8 mm a 15 mm. Automaticky vyjádří výslednou hodnotu nastaveného druhu veličiny nerovnosti. Ta odpovídá výsledku vypočítané hodnoty nerovnosti podle výrobcem určeného matematického vztahu. Aktivní úsek může být vyhodnocen jako celek nebo rozdělen na soustavu samostatných na sebe navazujících dílčích úseků, zpravidla pěti. 34

Střední aritmetická odchylka drsnosti Ra je aritmetický střed s absolutních podílů souřadnic profilů, které se nacházejí v aktivní délce měřeného úseku, a to po odfiltrování odchylek tvaru a vlnitosti. Střední výška drsnosti Rziso je střední hodnota z výšek pěti nejvyšších vrcholů a pěti nejhlubších prohlubní, které jsou vztaženy na střední čáru profilu, a to v aktivní délce lm. Maximální délka drsnosti Rt je vzdálenost mezi nejvyšším se vyskytujícím vrcholem a nejhlubší se vyskytující prohlubní v rozsahu celé aktivní délky lm měřeného úseku, a to z filtrovaného profilu dle DIN 4768 list 1. Měření nerovností optickou metodou: Vzorky byly umístěny na křížový stolek s mikroposuvem a osvětleny osvětlovačem KAISER RB 5000 DL. Jako alternativní byl použit osvětlovač NCL 150 s vláknovým vedením světelného paprsku. K zobrazení vzorků byla použita barevná 3 CCD televizní kamera Hitachi HV-C20 vybavena speciálním makroobjektivem Navitar. Snímky z této kamery byly následně digitalizovány v systému analýzy a zpracování obrazu LUCIA G, verze 4.81. pod operačním systémem Windows 2000 Profesional. Ke zpracování byl použit následující postup: 1. Již při snímání byly do systému vloženy konkrétní (skutečné) rozměry snímaných objektů, tzn. že byla provedena tzv. kalibrace, která spočívá v zadání kalibrační konstanty jenž se ukládá spolu se snímkem ve formě souboru (*.lim). 2. Při otevření snímku v programu LUCIA G je kalibrační konstanta automaticky aktivována a v programu lze měřit různé veličiny (rozměry). 3. Bylo provedeno grafické zvýraznění obrysu měřené struktury a proložena základní linie – střední čára profilu. Ta představovala základ pro změření výšek pěti vrcholu a pěti prohlubní. Smyslové zkoumání vzorků: Vzorky byly hodnoceny subjektivním smyslovým vnímáním, a to vizuálně a hmatem. Vizuálně byla posuzována celá řezaná plocha. Hmatem byla místně určována velikost nerovností.

35

4 Výsledky experimentu Následující údaje udávají vždy určitý počet výrobních dávek. Po 24,86 m řezání smrku: Kotouč již jevil známky znečištění, zatím však jen na bočních plochách zubu. Po 76,06 m řezání smrku: Došlo ke znečištění již i čela zubu pilového kotouče. Po 108,16 m řezání: Do tohoto množství byl řezán jen smrk. Od tohoto množství byla řezána také borovice. Po 137,26 m řezání: Kotouč byl již silně zanesen, proto byl vyčištěn. Od tohoto množství byl řezán opět smrk. Po 161,86 m řezání: Kotouč byl znečištěn na čelech zubů. Poté byla řezána opět borovice. Po 184.96 m řezání: Objevily se usazeniny na dně zubové mezery. Po 219,06 m řezání: Byl řezán opět smrk. Po 245,96 m řezání: Kotouč byl již silně zanesen, proto byl vyčištěn. Po 396,6 m řezání: Byly připraveny vzorky pro podrobnější prozkoumání. Devět kusů lamel o rozměrech 22 mm x 10 mm x 530 mm, které byly řezány z předem připraveného a nalakovaného prkna. Vzorky byly přiloženy k sobě tak jak byly nařezány a zabaleny do folie. Po 401,1 m řezání: Kotouč byl demontován a uložen do původního obalu. Tento kotouč byl spolu se vzniklými vzorky a zbylým prknem zabalen do přepravního zavazadla. Vše bylo dopraveno do školní dílny, kde experiment pokračoval na pile SCM Si 16n 3200. Po nasazení kotouče na pilu byla opět změřena házivost kotouče úchylkoměrem. Úchylkoměr byl položen na vodící dráhu posuvného vozíku. Měřeno bylo 40 mm od vnějšího okraje kotouče. Největší naměřená úchylka byla 0,05 mm, tedy téměř o polovinu méně než u pily HOK, což by mělo znamenat, že na lepším stroji bude lepší kvalita. 36

Obr. 10 Zub číslo 1

Obr. 11 Zub číslo 6

Obr. 12 Zub číslo 16

Obr. 13 Zub číslo 22

Obr. 14 Pilový kotouč použitý v experimentu

Na obrázku číslo 14 je kotouč, který byl použit v experimentu. Čísla 1, 2, 3 a 4 vyznačené na kotouči odpovídají zvětšeným obrázkům 10 – 13.

37

Měření axiální kvality řezu v závislosti na použité pile: Mezní úchylky bočního házení pilového kotouče byly naměřeny na pile HOK 0,13 mm a na pile SCM 0,05 mm. Pila s lepším technickým stavem vykazovala na základě vizuálního porovnání vzorků lepší výsledky kvality řezu. Pro lepší orientaci při vyhodnocování experimentu byly určeny strany kotouče následujícím způsobem. Stoupneme-li si před pilu čelem proti kotouči, tedy na stranu, odkud vedeme materiál do řezu, odpovídá levá strana kotouče levé ruce a pravá strana ruce pravé. Levou stranou kotouče je však řezán pravý bok obrobku a naopak levá strana obrobku je řezána pravou stranou kotouče. Při řezání na pile HOK byly řezy z levé strany kotouče vždy horší než ze strany pravé, a to v nezávislosti na rychlosti posuvu. Tato rozdílná kvalita řezných ploch byla přisuzována nejprve horšímu technickému stavu pily, což se později ukázalo jako mylná domněnka. A to proto, že tato rozdílnost kvalit se objevila i u pily s lepším technickým stavem (SCM). Z čehož vyplývá, že problém rozdílnosti kvalit byl v něčem jiném. Proto bylo ve školní dílně na pile SCN provedeno další měření úchylkoměrem, nyní však přímo na zubech pilového kotouče. Za pomoci mikrometru byla změřena tloušťka zubů. Naměřené hodnoty byly následující: Tab. 4 Naměřené hodnoty axiálních odchylek na jednotlivých zubech kotouče (v mm) Pravá Levá Pravá Levá Šířka Číslo Šířka Číslo strana strana strana strana zubu zubu zubu zubu zubu zubu zubu zubu 3,170 1. 0,040 0,100 3,170 17. 0,095 0,025 3,170 2. 0,040 0,100 3,150 18. 0,120 -0,005 3,170 3. 0,050 0,095 3,150 19. 0,120 -0,005 3,170 4. 0,070 0,070 3,140 20. 0,125 -0,025 3,170 5. 0,055 0,050 3,160 21. 0,110 0,000 3,150 6. 0,060 0,050 3,150 22. 0,150 -0,020 3,140 7. 0,060 0,070 3,140 23. 0,130 -0,010 3,170 8. 0,085 0,050 3,160 24. 0,140 -0,020 3,160 9. 0,060 0,060 3,160 25. 0,110 0,015 3,160 10. 0,090 0,040 3,160 26. 0,120 0,010 3,160 11. 0,085 0,030 3,160 27. 0,115 0,000 3,170 12. 0,080 0,025 3,160 28. 0,110 0,010 3,140 13. 0,125 0,000 3,170 29. 0,095 0,040 3,150 14. 0,125 0,010 3,170 30. 0,080 0,040 3,170 15. 0,125 -0,005 3,160 31. 0,070 0,050 3,160 16. 0,135 -0,020 3,160 32. 0,065 0,060 38

Největší naměřené hodnoty byly zaznamenány na levé straně zubu č. 22, což bylo 0,15 mm. U pravé strany byla největší hodnota na zubech č. 1 a 2, což bylo 0,1 mm. Aritmetický průměr je dán součtem všech hodnot pro levou stranu kotouče a poté vyděleno celkovým počtem zubů, tedy 32. Totéž platí i pro stranu pravou. Aritmetický průměr levé strany kotouče je 0,095 mm a aritmetický průměr pravé strany kotouče je 0,029 mm. Vážený aritmetický průměr, což je průměr pro obě strany kotouče, je 0,062 mm. Z uvedeného vyplývá, že levá strana kotouče vykazuje větší aritmetický průměr

31

28

25

22

19

16

13

10

7

4

0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 0,020 0,000 -0,020 -0,040

1

axiálních odchylek než pravá.

Pravá strana kotouče Obr. 15 Pravá strana kotouče

0,200 0,150 0,100 0,050

Levá strana kotouče

Obr. 16 Levá strana kotouče

39

31

28

25

22

19

16

13

10

7

4

1

0,000

Vyhodnocení vzorků: Vizuální posouzení vzorků: Při vizuálním posouzení bylo zjištěno, že vzorky řezané z oblinových částí vykazovaly horší kvalitu než vzorky, které byly řezány u pravítka. Tyto podélné řezy na nehraněném řezivu byly prováděny na volno bez pravítka. Byly řezány pouze podle narýsované čáry, protože pila HOK neumožňuje řezání takto dlouhých řezů v levé části vozíku.

Obr. 17 Vzorky

Obr. 18 Vzorky

Obr. 19 Detail vzorku

Obr. 20 Detail vzorku

Výsledky měření vzorků profiloměrem: Měření proběhlo na 3 kusech vzorků. Jeden vzorek od pily HOK s lakem a dva vzorky od pily SCM, z čehož byl jeden s lakem a jeden bez laku. Na každém z nich bylo provedeno pět měření při různém nastavení měřených délek úseků, a to 1,5 mm, 4,8 mm a 15 mm. 40

Tab. 5 Měření drsnosti profiloměrem (v µm) Vzorek č.4 - pila HOK

Vzorek č. 5 - pila SCM

Vzorek č. 6 - pila SCM

lm = 1,5 mm

lm = 1,5 mm

lm = 1,5 mm

Ra Rz Rt 2,08 11,02 13,94 0,98 5,52 6,7 0,92 6,14 8,67 1,26 8,34 9,16 1,52 13,6 16,6 Vzorek č.4 - pila HOK lm = 4,8 mm Ra Rz Rt 2,92 20,04 25,54 2,6 17,8 24,44 2,44 20,8 26,26 2,46 20,4 23,58 1,66 12,24 16,34 Vzorek č.4 - pila HOK lm = 15 mm Ra Rz Rt 4,68 44,9 46,94 4,1 29,58 32 4,9 32,76 35,92 6,02 47,36 52,76 4,24 34,42 35,62

Ra Rz Rt 1,5 9,6 11,2 6,8 33,82 48,12 1,1 8,54 11,18 1,18 8,74 12,88 1,68 9,84 11,44 Vzorek č. 5 - pila SCM lm = 4,8 mm Ra Rz Rt 4,34 30,18 36,64 7,86 68,92 78,12 3,16 28,5 34,12 1,94 17,7 20,96 2,34 19,3 24,18 Vzorek č. 5 - pila SCM lm = 15 mm

Ra Rz Rt 0,98 8,84 11,94 2,78 15,58 22,8 1,4 8 9,16 2,28 11,1 12,96 0,9 5,28 5,94 Vzorek č. 6 - pila SCM lm = 4,8 mm Ra Rz Rt 2,74 20,26 22,74 3,02 30,68 37,78 3,48 30,12 44,14 2,66 18,4 25,58 2,94 19,2 22,6 Vzorek č. 6 - pila SCM lm = 15 mm

Ra Rz Rt Ra Rz Rt 6,02 34,48 36,38 4,86 36,04 38,38 4,96 41,14 57,22 3,58 26,84 28,62 4,38 44,06 53,8 5,68 58,64 68,28 3,68 28,1 30,88 5,4 40,92 45,46 4,3 28,8 30,8 4,58 67,38 40,28

Tab. 6 Průměrné hodnoty nerovnosti (v µm) Vzorek č. 4

Vzorek č. 5

Vzorek č. 6

Rz pro 1,5 mm

8,924

14,108

9,760

Rz pro 4,8 mm

18,256

32,920

23,732

Rz pro 15 mm

37,804

35,316

45,964

Z vypočtených průměrných hodnot vyplývá, že čím větší délku měříme, tím větší nerovnosti se projeví. Vzestupná tendence byla u všech vzorků.

41

Výsledky měření optickou metodou: Touto metodou byly vyhodnocovány vzorky 22 mm x 10 mm x 530 mm. Při porovnání vzorků řezaných pilou HOK bylo zjištěno, že vzorky vykazovaly horší kvalitu než vzorky řezané pilou SCM. Nejednalo se však o závratné rozdíly.

Obr. 21 Vrchní hrana s lakem (SCM)

Obr. 22 Spodní plocha s lakem (SCM)

Obr. 23 Vrchní hrana s lakem (HOK)

Obr. 24 Spodní plocha s lakem (HOK)

Obr. 25 Vrchní hrana bez laku (SCM)

42

Porovnání výsledků optické metody a výsledků profiloměru: Optická metoda: Obrázek č. 22 (pila SCM) má největší hodnotu 0,017 mm a nejmenší hodnotu 0,003 mm, z čehož vyplývá, že Rt je 0,014 mm. Obrázek č. 25 (pila HOK) má největší hodnotu 0,015 mm a nejmenší 0,003 mm – Rt je 0,012 mm. Lm je 1,1 mm. 1 5 5 Rz iso vypočtená dle vzorce Rz iso = 5 * (Σ ypi + Σ yvi) je 0,017 mm (SCM) a 0,018 mm (HOK). Profiloměr: Průměrné hodnoty Rt u lm 1,5 mm u pily SCM jsou 0,0126 mm a u pily HOK 0,0110 mm. Průměrné hodnoty Rz iso jsou 0,0098 mm (SCM) a 0,0089 mm (HOK).

Porovnání: Tab. 7 Porovnání výsledků optické metody a profiloměru (mm) SCM

Optická Profiloměr metoda

HOK

Optická Profiloměr metoda

Rz iso

0,017

0,010

Rz iso

0,018

0,009

Rt

0,014

0,013

Rt

0,012

0,011

Z uvedené tabulky vyplývá, že se hodnoty velmi podobají. Toto potvrzuje správnost měření obou metod.

Kvalita řezu v závislosti na ekonomice výroby: Z kotoučů bylo vybíráno mezi těmito kotouči pro podélné řezy: 1. Kotouč pro podélné řezy s 24 střídavými zuby a s omezovačem hloubky třísky a 20° úhlem čela. Pořizovací cena byla 1200,- Kč. 2. Kotouč pro podélné a příčné řezy s 32 střídavými zuby. Pořizovací cena byla 920,Kč. Protože bylo cílem dosažení co nejjemnějšího řezu u materiálu do tloušťky 30 mm, jako lepší se jeví kotouč s větším počtem zubů. Kotouč č. 2 díky tomu, že může být použit pro podélné i příčné řezy, je tedy univerzální, a to při ceně nižší o 280,- Kč. 43

Náklady na ostření jsou u kotouče č. 1 jsou 130,- Kč. U kotouče č. 2 jsou 70,- Kč za 32 zubů. Kvalita řezání má také vliv na ekonomiku výroby. Při porovnání plochy opracované kotoučem z experimentu s plochami opracovaného řeziva z pilnice, vyšlo následující: Opracovanou hranu od kotouče vedenou podle příčného pravítka stačilo ofrézovat na srovnávací frézce o úběru cca 1 – 1,5 mm a hrana byla čistě ofrézovaná po celé ploše hrany. U opracované hrany na řezivu od kotouče vedenou volně pouze dle rysky – při sámování řeziva bylo třeba ofrézovat 1 – 2 mm úběru. Opracovanou hranu na řezivu z pil od prvovýroby bylo třeba ofrézovat na srovnávací frézce o úběru cca 3 – 4 mm. Vezmou-li se v úvahu náklady na ostření nožů do srovnávací frézky s noži o délce 320 mm, které činí cca 80,- Kč za kus. V nožové hlavě jsou 3 nože, celkové náklady na ostření jsou tedy 240,- Kč. Náklady na ostření kotouče se střídavými zuby jsou 70,- Kč. Tyto náklady úzce souvisí s následným opracováním bočních ploch přířezů u spárovek, které vyžadují ostré hrany a těsnost spáry. Čištění kotouče: Během experimentu byla snaha udržovat kotouč v čistotě. Po rozřezání cca 400 m délek řeziva o tloušťce 25 mm byl kotouč čištěn celkem třikrát. Největší znečištění bylo zaznamenáno po opracování borovice. Znečištění u smrku se projevilo zhruba po 70 m, u borovice již po 30 m řezání. Otupení kotouče: Po nařezání cca 400 m jehličnatého materiálu bylo zkontrolováno zaoblení ostří kotouče, tedy otupení. Optickou metodou bylo zjištěno největší zaoblení ostří 0,06 mm. Nabroušení kotouče je doporučováno při dosažení hodnoty zaoblení ostří 0,1 – 0,2 mm ostří.

44

5 Diskuse U přířezu o délce 0,6 m – 1,1 m nebylo z větší části nutno hrany opracovávat. U přířezů o délce 1,1 m – 2,8 m bylo třeba z větší části opracovávat boční plochy ještě frézováním. Úběr se pohyboval do 1,5 mm. U delších

dílců se zřejmě projevilo

nerovnoměrné podávání materiálu do řezu. Výraznější stopy po kotouči se objevily i u materiálu, který přesně nedosedl na pracovní stůl a došlo k jeho mírnému nadzvednutí vlivem nedostatečného přidržování materiálu na stole. Z výsledků experimentu a porovnávání vzorků vyplývá, že se při podélném řezání vyskytují různé druhy nerovností. Jde o nerovnosti, které je možné přisoudit samotnému kotouči, což jsou již zmíněné nestejné kvality řezných ploch přířezů z pravé a levé strany kotouče. Dále se vyskytují nerovnosti, které způsobuje stroj, tedy pila, svou axiální házivostí hřídele. Ale také se objevují nerovnosti způsobené nerovnoměrnou rychlostí podávání materiálu do řezu a jeho přidržování u pravítka a na pracovním stole, což je způsobeno obsluhou stroje. Při porovnání řezů na dvou různých pilách, a to SCM s axiální házivostí 0,05 mm a HOK s axiální házivostí 0,13 mm, bylo zjištěno, že vyšší kvalita řezu je u pily SCM. Při porovnání řezů z pravé a levé strany kotouče je možné konstatovat, že vizuální kontrolou vykazuje levá strana kotouče větší viditelné rýhy na řezaném materiálu. Jedná se tedy o drobnou vadu kotouče.

45

6 Závěr Bakalářská práci byla zaměřena na prověření možností dosažení kvality řezných ploch na stávající stolní jednokotoučové pile. Řezaným materiálem bylo jehličnaté řezivo, a to smrk a borovice. Dalším cílem práce bylo zjistit vliv kvality řezání na ekonomiku výroby a možnosti jejího využití v současných výrobních podmínkách firmy. Kvality lze docílit především výběrem vhodného kotouče, a to především jeho geometrií, počtem a roztečí zubů. Je třeba vycházet také z druhu řezaného materiálu a jeho tloušťky. Dále lze docílit kvality řezu správným seřízením pily ve smyslu vhodného přesahu materiálu nad kotoučem. Kvalita řezaných ploch byla uspokojující. Kotouč byl vybrán vhodně. Splnil svůj účel při podélném formátování na stávající pile. Navíc může být využit i pro příčné dělení, což sníží náklady na další pilové kotouče pro příčné řezání. Kvalitu, která byla dosažena za daných podmínek, lze využít pro nepohledové hrany a z určité části i do spárovek. Problematika podélného řezání je velice obsáhlá a skýtá spoustu námětu pro diplomovou práci.

46

7 Summary This bachleor thesis focuses on recognition the cutting quality of circular-saw blade in conditions of the small joiner workshop. Its aim is verify on current desk single-saw blade saw possibilities achievment quality of cutting areas of coniferous wood. In the first part, the current situation of the selected topic is described, and the basic information about cutting theory, circular saws and circular-saw blades, including a few principles during cutting and upkeep of implement. The second experimental part contains the process and outcomes and in the final third part, there is the analysis, example evaluation. Further in thesis is found out influence cutting quality on economy of production and also cutting quality in dependence on saw that was used. It is possible influence the quality cutting of areas by means of quality of saw, choice advisable blade but also service of machine.

47

8 Seznam citované literatury GANDELOVÁ, L., HORÁČEK, P., ŠLEZINGEROVÁ, J. 2004. Nauka o dřevě. Brno, MZLU, 184 s. ISBN 80-7157-577-1 KOL. AUTORŮ. 1995. Pilové kotouče. Truhlářské listy 4/95. s. 11-26. LICHTÁG, J. 1999. Pilový kotouč v procesu podélného rozřezávání dřeva. Brno, VUT, 20 s. ISBN 80-214-1554-1 LISIČAN, J. 1976. Drevárske stroje a obrábanie I. Zvolen, VŠLD, 403 s. LISIČAN, J. 1992. Nástroje, naradie a priepravky. Zvolen, TU, 239 s. ISBN 80-2280161-5 NUTSCH, W., a kol. 1999. Příručka pro truhláře. Praha, Sobotáles, 540 s. ISBN 8085920-60-3 TRÁVNÍK, A. 2005. Technologické operace výroby nábytku. Brno, MZLU, 178 s. ISBN 80-7157-865-7 VARKOČEK, J., ROUSEK, M., HOLOPÍREK, J. 2004. Dělení, obrábění a tváření materiálů. Brno, MZLU, 184 s. ISBN 80-7157-759-6 ŠLEZINGEROVÁ, J., GANDELOVÁ, L. 2004. Stavba dřeva – cvičení. Brno, MZLU, 132 s. ISBN 80-7157-400-7

IGM

[online]

citováno

14.

12.

2006.

Dostupné

na

World

Wide

Web

2006.

Dostupné

na

World

Wide

Web

Pilana

[online]

citováno

16.

12.

BOZP Info [online] citováno 10. 1. 2007. Dostupné na World Wide Web

HOK. 2000. Technický list strojů. ČSN 91 0000: Názvosloví v nábytkářském průmyslu. Základní pojmy.

48

9 Seznam tabulek Tab. 1 Značení tvrdosti břitových destiček.................................................................11 Tab. 2 Mezní úchylky dovoleného bočního házení pilového kotouče .......................15 Tab. 3 Tvar břitové destičky .......................................................................................21 Tab. 4 Naměřené hodnoty axiálních odchylek na jednotlivých zubech kotouče........38 Tab. 5 Měření drsnosti profiloměrem (v µm) .............................................................41 Tab. 6 Průměrné hodnoty nerovnosti (v µm)..............................................................41 Tab. 7 Porovnání výsledků optické metody a profiloměru (v mm)............................41

49

10

Seznam obrázků

Obr. 1 Tlak působící na nástroj (Time).........................................................................6 Obr. 2 Tlak působící na nástroj (Anasiev a Deševoj) ...................................................6 Obr. 3 Tlak působící na nástroj (Voskresenskij) .........................................................7 Obr. 4 Schéma pilového kotouče................................................................................13 Obr. 5 Schéma kotoučové pily....................................................................................14 Obr. 6 Úhel styku kotouče s materiálem.....................................................................18 Obr. 7 Grafické určení počtu zubů..............................................................................19 Obr. 8 Geometrie pilového zubu.................................................................................21 Obr. 9 Popisování rozřezávaného materiálu ...............................................................32 Obr. 10 Zub číslo 1 .....................................................................................................37 Obr. 11 Zub číslo 6 .....................................................................................................37 Obr. 12 Zub číslo 16 ...................................................................................................37 Obr. 13 Zub číslo 22 ...................................................................................................37 Obr. 14 Pilový kotouč použitý v experimentu ............................................................37 Obr. 15 Pravá strana kotouče .....................................................................................39 Obr. 16 Levá strana kotouče ......................................................................................39 Obr. 17 Vzorky ...........................................................................................................40 Obr. 18 Vzorky ...........................................................................................................40 Obr. 19 Detail vzorku .................................................................................................40 Obr. 20 Detail vzorku .................................................................................................40 Obr. 21 Vrchní hrana s lakem (SCM).........................................................................42 Obr. 22 Spodní plocha s lakem (SCM).......................................................................42 Obr. 23 Vrchní hrana s lakem (HOK).........................................................................42 Obr. 24 Spodní plocha s lakem (HOK).......................................................................42 Obr. 25 Vrchní hrana bez laku (SCM)........................................................................42

50