Czym zajmują się warsztaty maszyn precyzyjnych: Piłowanie

26 kwietnia 2021

Cięcie piłą jest jedną z najstarszych technik skrawania stosowanych obecnie, a innowacje pozwoliły temu procesowi nadążyć za postępem w zakresie materiałów, tolerancji i złożoności produktów. Z definicji, cięcie piłą to wycinanie wąskiej szczeliny w obrabianym przedmiocie poprzez przesuwanie ząbkowanego lub ściernego narzędzia tnącego po jego powierzchni. Piłowanie jest często używane do usuwania dużych fragmentów materiału bez szczególnej dbałości o tolerancje, ale nowoczesne piły CNC mogą być również używane do obróbki wykończeniowej.

Terminy związane z piłowaniem

Zanim zagłębimy się w szczegóły dotyczące piłowania i sprzętu do piłowania, warto zapoznać się z kilkoma kluczowymi terminami.

Zgrubienie: Kąt nachylenia zębów piły w stosunku do powierzchni cięcia.
Ustawienie: Stopień, w jakim zęby piły są odchylone na boki od brzeszczotu
Szczelina: Dolina pomiędzy punktami zębów
Podziałka: Szerokość brzeszczotu
Skok: Odległość pomiędzy wierzchołkami dwóch sąsiednich zębów
Kerf: kanał utworzony przez piłę w obrabianym przedmiocie lub miara jego szerokości

Rodzaje piłowania

Najprościej rzecz ujmując, piłowanie można podzielić na dwa rodzaje: cięcie ciągłe i cięcie posuwisto-zwrotne. Metoda posuwisto-zwrotna polega na tym, że piły poruszają się w przód i w tył i usuwają materiał przy każdym ruchu, lub w wielu przypadkach tylko przy ruchu do przodu lub do tyłu. Cięcie posuwisto-zwrotne jest szeroko stosowane w obróbce drewna, jak również w obróbce CNC i może być wykonywane przy użyciu narzędzi ręcznych lub zaawansowanych urządzeń CNC.

Cięcieciągłe ma miejsce, gdy piła porusza się nieprzerwanie w jednym kierunku, stale usuwając wióry z obrabianego przedmiotu. Cięcie ciągłe przybiera różne formy w zależności od użytych narzędzi. Na przykład, przy cięciu taśmowym stosuje się cienką, elastyczną piłę, która porusza się w ciągłej pętli. Przy cięciu na zimno stosuje się okrągłą, ząbkowaną piłę.

Cięcie ciągłe umożliwia również wykonywanie unikalnych rodzajów cięcia, takich jak cięcie tarciowe i ścierne. W przypadku cięcia tarciowego, wysokie prędkości obrotowe pił tarczowych lub taśmowych wytwarzają w miejscu obrabianego przedmiotu wystarczająco dużo ciepła, aby stopić i przenieść metal bez tworzenia się wiórów. Brzeszczoty do cięcia tarciowego często nie posiadają uzębienia. Cięcie ścierne może być wykonywane za pomocą piły taśmowej lub tarczowej, przy użyciu brzeszczotu pokrytego substancją ścierną. Proces ten przebiega podobnie do szlifowania, gdzie drobne wióry są cięte przez krawędzie ścierne i wynoszone poza krawędź skrawka przez obrót brzeszczotu.

Techniki piłowania można dalej podzielić ze względu na pożądany efekt. Odcinanie piłą wykonuje się w celu usunięcia dużych kawałków materiału, gdy tolerancje są mało istotne. W przypadku obróbki skrawaniem, cięcie piłą jest często najbardziej efektywną metodą, ponieważ krawędź cięcia jest tak cienka, że podczas cięcia powstaje niewiele wiórów. Pilarka konturowa, na przeciwległym końcu spektrum, pozwala uzyskać kształty podobne do frezowania. W piłowaniu konturowym, obrabiany przedmiot obraca się względem piły taśmowej, tworząc skomplikowane kształty.

Narzędzia używane do piłowania

Podobnie jak wiercenie i inne wszechstronne procesy obróbcze, piłowanie ma swoje odpowiedniki w gospodarstwie domowym. Większość zestawów narzędziowych zawiera piłę ręczną, która jest rodzajem piły ręcznej, która może być używana do cięcia drewna, plastiku, a nawet metalu. Maszyny CNC do cięcia tłokowego są również często nazywane piłami ręcznymi, ponieważ są one zasadniczo zautomatyzowanymi, ciężkimi wersjami pił ręcznych. Inne pilarki przybierają różne formy i są wykorzystywane do różnych celów, jak opisano poniżej.

Pilarki tarczowe:

Pilarkiręczne: klasyczna piła skrzynkowa, z uchwytem i cienkim brzeszczotem w prostokątnej ramie.
Pilarkielektryczne: mechanicznie obracają brzeszczot, podobnie jak w przypadku ręcznej piły, ale znacznie szybciej i z większą siłą. Cięcie odbywa się zazwyczaj tylko przy ruchu do przodu.

Piły łańcuchowe:

Piłytaśmowe: mogą być poziome, pionowe lub kombinowane. Ostrza są formowane z cienkich pasków metalu, które mogą być łamane i ponownie zgrzewane w celu wykonania pracy na powierzchniach wewnętrznych. Poziome piły taśmowe są często używane jako zamienniki dla pił mechanicznych, ale piły taśmowe mogą oferować większą wydajność. Pionowe piły taśmowe mogą być używane do cięcia konturowego, jak opisano poniżej.
Piłykonturowe: rodzaj piły taśmowej używanej do cięcia nieregularnych kształtów z wysokim stopniem precyzji.
Piły tarczowe: tradycyjne piły tarczowe to "piły zimne", czyli tarcze zębate obracające się z dużą prędkością. Inne opcje obejmują tarcze cierne i tarcze ścierne.

Kiedy maszyniści CNC używają piłowania

Warsztaty obrabiarek CNC często zaczynają od prętów podczas obróbki przedmiotu od początku do końca. Aby sprowadzić pręt do przybliżonego rozmiaru potrzebnego do wyprodukowania części, piłują długi kawałek pręta na mniejsze części. Piła ma tu same zalety: cięcie jest szybkie, wymagana energia minimalna, a wiórów powstaje bardzo mało, co oznacza, że niewiele sztabki trafia do kosza na złom.

W przypadku prostych operacji cięcia, takich jak ta, piła zużywa zazwyczaj mniej energii niż inne procesy obróbki. Frezowanie, toczenie i inne procesy mogłyby osiągnąć te same cele, ale wymagałyby one albo wysoce dostosowanych narzędzi skrawających, albo wytwarzałyby znacznie większą ilość wiórów i zużywałyby znacznie więcej energii. Ponieważ piły zachowują wąski rzaz i przy odpowiednim ustawieniu są w stanie przeciąć prawie każdy materiał, nadają się idealnie do odcinania.

Pilarki konturowe są w stanie ciąć nieregularne kształty z dużo większą precyzją niż w przypadku standardowego cięcia. Pilarki konturowe oferują tolerancje porównywalne z frezarkami, a także doskonałą powtarzalność. W wielu przypadkach piłowanie konturowe jest wykorzystywane do cięcia stali narzędziowej w celu wykonania matryc do innych operacji obróbczych.