Дисковые пилы, как инструмент и приспособление для облегчения условий труда человека, известны истории уже давно. В Wikipedia есть информация о появлении этого инструмента во второй половине XVIII века в Германии.
По другой версии к этому изобретению в начале XIX века причастна американка-ткачиха, которая видя работу своего супруга-плотника и имея опыт работы на ткацком стане, придумала совместить вращение колеса прялки и диска с зубьями, что позволило значительно ускорить и облегчить распиловку небольших бревен. Также можно найти ссылки на XVIII век и возможное авторство голландцев и англичан.
Однозначно можно сказать, что в XIX веке такие устройства и приспособления нашли свое широкое применение на лесопилках и пилорамах. Они, по замечаниям некоторых авторов, были огромны и несуразны, приводились в движение с помощью энергии воды или ветра, но успешно справлялись со своими задачами по облегчению условий труда и повышению производительности при порезке древесины.
До их появления использовался процесс пиления механическими пилами - упоминания о подобных механизмах встречаются, начиная с XIV века, где возвратно-поступательное движение длинных плоских пил обеспечивалось как от ручного привода, так и водяного колеса, имея в своей основе принцип работы водяной мельницы.
Но всё это были пилы по дереву, а людям хотелось применить подобный вид инструмента для порезки металлов, механическая обработка которых значительно труднее, чем обработка древесины. Реализации этих идей и задач долго была невозможна.
Эти ограничения в первую очередь были связаны с низким качеством получаемой стали и ее неудовлетворительными физико-механическими свойствами. Хотя прототип дискового станка для обработки железа был представлен в XVI веке ещё в работах Леонардо да Винчи.
Изобретатель в своих заметках нарисовал фрезу как вращающийся напильник круглой формы. Но, как и многие его творческие проекты, они остались только на бумаге и в мыслях этого гениального человека, надолго опередившего свое время.
Прогресс не стоит на месте, и с ростом технической и технологической возможностей сталелитейного и прокатного производств появилась возможность получения листового металла однородного состава высокого качества с необходимым набором физико-механических свойств, предъявляемых к инструменту для механической обработки металлов. Первые дисковые пилы изготавливались из высокоуглеродистых сталей, являясь, по сути, фрезами, так как имели небольшой диаметр и значительную толщину.
Прототипы привычного нам фрезерного оборудования и инструмента относят ко второй половине XIX века – периоду второй промышленной или технологической революции. Именно тогда возникают первые образцы фрезерных и других типов станков для механической обработки металлов.
Однако область применения этого оборудования была больше связана с обработкой поверхностей деталей, а не с первичной порезкой заготовок.
С появлением новых инструментальных материалов, таких как быстрорежущие стали или легированные высокоуглеродистые стали (первая половина XX века), а впоследствии (вторая половина XX века) инструментальных материалов с повышенной твердостью и износостойкостью на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, продолжали совершенствоваться и изготавливаемые из этих материалов инструменты. Каждый этап применения новых инструментальных материалов позволял значительно повысить как механические свойства самого инструмента, так и производительность процессов его применения.
Продолжали совершенствоваться и дисковые фрезы (первая половина XX века), но область их применения оставалась прежней – единичная разрезка заготовок ограниченных габаритных размеров, нарезание в заготовках пазов, шлицов и т. д. Мелкосерийная и серийная порезка заготовок данным инструментом была нерациональной и затратной вследствие ограниченного размера инструмента и большой его ширины, что приводило к значительному расходу заготовки при порезке на универсальных станках.
Привычные дисковые отрезные станки (ДОС), имеющие специализацию только на порезке заготовок в рамках заготовительных участков и цехов различных предприятий, появляются в середине ХХ веке. Типичные представители такого вида оборудования – это всем известные станки – пилы Геллера.
Они позволяли произвести порезку заготовки сплошного сечения из различных конструкционных материалов с хорошей и удовлетворительной обрабатываемостью и габаритными размерами до 400 - 450 мм. Применяемый для данных станков инструмент имел сборную конструкцию – корпус диска и сменные прикрепляемые сегменты с режущими зубьями и отличался от отрезных фрез габаритными размерами диска и соотношением диаметра инструмента к его ширине реза. Сегменты из быстрорежущей стали и с различным количеством зубьев, в зависимости от размеров заготовки, присоединялись к корпусу - основанию клёпкой в потай.
Эти станки вплоть до конца XX века имели самое широкое распространение и зарекомендовали себя как надежное и неприхотливое оборудование. Но, как и у каждого технологического решения, были свои минусы и ограничения:
- большие габаритные размеры станка и системы гидравлики;
- размеры инструмента, диаметр которого должен быть минимум в 3 раза больше размера заготовки;
- значительная ширина реза – большие расходы материала заготовки;
- невысокая производительность;
- наличие участка заточки и обслуживания дисковых пил;
- невозможность порезки материалов обрабатываемости ниже средней.
Если сравнивать эти станки с передовыми решениями конца XX и начала XXI века – универсальными ленточнопильными станками, то в производительности и универсальности, потере заготовки на стружку, удельной стоимости реза и других показателях экономической эффективности перевес был на стороне последних.
В начале XXI века дисково-отрезная технология заготовки совершенствовалась и получила новей виток развития с появлением дисковых пилы тонкого реза Thin Kerf из быстрорежущих сталей HSS-дисков и пил с зубьями из твердого сплава – ТСТ-дисков.
Эта технология более производительна, но менее универсальна, чем ленточнопильная порезка. Однако, если стоит задача серийной, крупносерийной или массовой порезки однотипной заготовки из сталей с приемлемой обрабатываемостью, то перевес в сторону применения ДОС очевиден.
В настоящий момент дисково-отрезная технология заготовки представлена несколькими направлениями, имеющими свои технические возможности и особенности: в применяемом инструментальном материале, форме диска и геометрии его режущей части, режимах применения инструмента, температуре, форме и габаритных размерах заготовки и т. д.:
Мы намеренно не будем касаться сегментных дисковых пил для отрезных станков Геллера. Эта технология уже давно проиграла свои позиции на рынке технологических решений универсальным ленточнопильным станкам и современным типам дисково-отрезного оборудования. Давайте в следующей статье более подробно остановимся на современных технологиях.