Verlängern Sie die Lebensdauer des Bandsägeblatts beim Schneiden struktureller Formen

Daran führt kein Weg vorbei. Beim Sägen von Baumaterialien kommt es zu Schnittunterbrechungen. In fast allen Fällen ist die Schnittdauer der Klinge im Vergleich zur Gesamtgröße des Materials sehr kurz. Dies erschwert auch die kritische Zahnauswahl. Typischerweise erfordern Strukturformen das Schneiden unterschiedlicher Breiten mit derselben Klinge.

Beim effektiven Schneiden struktureller Formen geht es darum, die richtigen Teile eines umfangreichen Puzzles zu finden und zusammenzusetzen. Dabei geht es darum, ein Sägeblatt mit der richtigen Zahnteilung, Form, Neigung und dem richtigen Material – oder den richtigen Materialien (Plural) – für die Anwendung zu finden. Dazu gehören aber auch noch viele weitere Faktoren, etwa die Werkstückhandhabung und -ausrichtung. Zunächst ist es hilfreich, die Möglichkeiten beim Design von Bandsägeblättern zu kennen. Einige gibt es schon seit Jahren, andere sind neu, aber alle zielen darauf ab, die Puzzleteile leichter zu finden und zusammenzufügen.

Zahnteilung (E inAbbildung 1 ) ist der Abstand von einer Zahnspitze zur nächsten. Die Zahnteilung kann konstant oder variabel sein. Zähne mit konstanter Teilung haben über die gesamte Länge einen gleichmäßigen Abstand, eine gleichmäßige Spantiefe und einen gleichmäßigen Spanwinkel und sind in der Regel für allgemeine Schneidzwecke vorgesehen. Zähne mit variabler Teilung verfügen über unterschiedliche Zahngrößen und Spantiefen, wodurch Geräuschpegel und Vibrationen erheblich reduziert werden.

Bandsägeblätter mit variabler Teilung schneiden alle Strukturteile, Rohre und massiven Werkstücke reibungslos und schnell. Da viele Strukturformen dazu neigen, die Klingen einzuklemmen, haben die meisten für diese Anwendungen entwickelten Klingen einen breiteren Zahnsatz. Dadurch entsteht eine größere Schnittfuge, was wiederum das Einklemmen minimiert.

Die Teilung wird als Anzahl der Zähne pro Zoll oder 25 mm angegeben. Das Schneiden dünnerer Abschnitte erfordert eine feinere Teilung oder mehr Zähne pro Zoll. Dicke Abschnitte erfordern gröbere Steigungen. Wählen Sie eine gröbere Steigung für eine höhere Schnittgeschwindigkeit und eine feinere Steigung für ein besseres Finish.

Allerdings stellen Bauformen oft besondere Herausforderungen dar. Beim Schneiden von I-Trägern können die Flansche 0,25 Zoll und der Steg 6 Zoll, 8 Zoll oder sogar größer sein. Zum Schneiden von 0,25-Zoll-Blättern ist möglicherweise ein Sägeblatt mit einer variablen Zahnteilung von 10–14 (zwischen 10 und 14 Zähnen pro Zoll) zu bevorzugen. Material, aber das 8-Zoll. Für ein Stück wäre normalerweise ein gröberer Zahn erforderlich, z. B. eine Teilung von 3-4 oder 2-3.

Traditionell gingen die Betreiber Kompromisse ein und wählten vielleicht eine Zahnteilung von 4 bis 6 Zähnen. Es ist zu grob für das 0,25-Zoll-Modell. Schnitt, was zu einem „klatschenden“ Schnitt führt, wobei die Belastung dazu führt, dass die Klinge vertikal ruckt und beim Schneiden auf die Materialoberfläche schlägt; aber es ist auch zu gut für das 8-Zoll. Abschnitt, was möglicherweise zu Ladeproblemen führen kann. Eine für die jeweilige Aufgabe zu feine oder grobe Steigung setzt die Rotorblätter extremen Kräften aus und verringert die Lebensdauer der Rotorblätter erheblich.

Um diesen Problemen entgegenzuwirken, haben Sägeblatthersteller Produkte entwickelt, die tendenziell ermüdungsbeständiger sind. Typischerweise haben Sägeblätter, die für strukturelle Anwendungen entwickelt wurden, einen dickeren Zahn, um eine stärkere Basis zu bieten, sowie positive Spanwinkel, wobei die Zähne in Schnittrichtung nach vorne geneigt sind und so aggressiv in das Material eindringen. Dieses Design bietet eine gute Mischung aus Produktionsmöglichkeiten und einer längeren Klingenlebensdauer.

Der Zahnsatz, die Neigung der Zähne nach links und rechts, sorgt für Spielraum für die Bewegung des Sägeblatts durch den Schnitt und hilft dabei, Späne zu entfernen (I in Abbildung 1). Der Zahnsatz kann sich auch auf die Effizienz des Sägeblattschnitts und die Qualität der resultierenden Oberflächenbeschaffenheit auswirken.

Hersteller können aus einer Vielzahl von Zahnsatzstilen wählen (sieheFigur 2 ). Sie reichen von konventionell bis hochspezialisiert, wie etwa trapezförmige Zahnsätze, die entstehen, wenn Hartmetallkomponenten auf einen Legierungsträger geschweißt und anschließend präzisionsgeschliffen werden, um Zahnformen zu erzeugen. Wenn Sie die Zahnkanten gerade betrachten, werden die Spitzen eine Trapezform haben, was der Zahngarnitur ihren Namen gibt.

Abbildung 1 Die grundlegenden Spezifikationen für ein Bandsägeblatt sind die Breite (A), gemessen von der Spitze der Schneidkante bis zur Rückseite des Sägeblatts; (B) Länge, gemessen entlang der Hinterkante der Klinge; (C) Dicke; (D) Hinterkante oder die den Zähnen gegenüberliegende Seite der Klinge; (E) Zahnteilung, der Abstand von der Spitze eines Zahns zur nächsten Spitze; (F) Zähne pro Zoll; (G) Speiseröhre, der gekrümmte Bereich zwischen zwei Zähnen; (H) Zahnfläche, die einen positiven oder geraden Spanwinkel haben kann, gemessen an einer Linie senkrecht zur Rückseite der Klinge; (I) Zahnstellung, das Biegen oder Neigen der Zähne nach rechts und links, um durch den Schnitt einen Freiraum für die Klinge zu schaffen. Illustration mit freundlicher Genehmigung von The LS Starrett Co.

Bei einer gewellten Zahngarnitur sind auf jeder Seite der Klinge Gruppen von Zähnen angeordnet, die in einem kontrollierten Muster in unterschiedlichen Beträgen angeordnet sind. Ein Wellensatz wird bei Sägeblättern mit feiner Zahnteilung zum Schneiden dünner Bleche, Rohre und Profile verwendet.

Eine Wechselzahngarnitur ist eine wiederkehrende Abfolge von Zähnen, die abwechselnd links und rechts besetzt sind. Ein alternativer Satz kann schnell schneiden, auch wenn die Oberfläche möglicherweise nicht glatt ist.

Hersteller, die Strukturformen schneiden, entscheiden sich häufig für einen Räumzahnsatz. Die gebräuchlichste Option für eine Reihe von Schneidanwendungen ist ein Räumzahnsatz mit einer wiederkehrenden Abfolge von links und rechts geschränkten Zähnen, gefolgt von einem ungeschränkten (oder geraden) Zahn. Die Häufigkeit ungeschränkter Zähne an Sägeblättern mit variabler Teilung variiert je nach Zahnkonfiguration. Das Rechenset wird normalerweise zum Schneiden dicker Materialien verwendet und sorgt für eine glatte Oberfläche.

Beim Bündelschneiden kann die Möglichkeit, dass sich das Material während des Schneidens bewegt, je nachdem, welches Material gebündelt wird, erheblich zunehmen. Beispielsweise neigt rundes Material dazu, sich zu drehen, was zu einem vorzeitigen Abstumpfen der Klinge und einem erhöhten Risiko für das Abblättern der Zähne führt.

Um dies zu vermeiden, verwenden Sie unbedingt Steckklemmen oder andere Mittel, um das Material von allen Seiten einzuspannen. Während einige Hersteller die Enden des Materials heften, um ein Durchdrehen zu verhindern, hat dies keinen Einfluss auf die Vibrationen am abgeschnittenen Ende des Materials.

Die zweite Herausforderung ist die Größe. Die Auswahl der Klinge ist beim Schneiden von Strukturwerkstoffen und insbesondere beim Schneiden von Strukturmaterialbündeln von entscheidender Bedeutung. Bei einer Strukturanwendung kann eine Bandsäge verschiedene Werkstückgeometrien gleichzeitig bündeln, darunter sowohl Winkel als auch feste Formen. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der Klingen für diese Art des Bündelschneidens die Breite der Vollstücke und die Dicke der Strukturformen.

Betrachten Sie die L-Form eines typischen Winkeleisens mit zwei Armen. Wenn eine Bandsäge alleine einen Winkel schneidet und vertikal sitzt, berührt das Sägeblatt zuerst den vertikalen Arm und dann, gegen Ende des Zyklus, berührt es plötzlich den horizontalen Arm und schneidet ihn über die gesamte Breite. Aus diesem Grund werden Winkel, die alleine geschnitten werden, oft so ausgerichtet, dass die Beine nach unten gestreckt sind (sieheFigur 3).

Die richtigen Maschinen und Sägeblätter können hohen Belastungen standhalten, aber die richtige Befestigungs- und Bündelungsstrategie könnte diese Belastungen reduzieren – und wenn es um die Belastung beim Bandsägenschneiden geht, ist weniger das Beste. Wenn beispielsweise Strukturformen gebündelt werden, ist es nicht ungewöhnlich, dass ein massiver quadratischer oder rechteckiger Stab von mehreren Winkeleisenstücken umgeben ist und beide Arme eng an der massiven Form anliegen.

Die meisten orientieren sich bei der Auswahl ihrer Klingen in erster Linie am massiven Teil des Bündels, da dieser die größte Menge an zu schneidendem Stahl darstellt. Auch hier wird erwartet, dass die Klinge mehrere Aufgaben erfüllen kann, da sie sowohl durch das Vollmaterial als auch durch die Dicke des Arms eines einzelnen Stücks Winkeleisen schneidet.

Unabhängig von der Herausforderung bei der Befestigung – sei es beim Bündel- oder Einzelstückschneiden – kommt es auf die Ausrichtung des Strukturteils an. Beispielsweise können quadratische Strukturrohre in einer Rautenausrichtung befestigt werden (sieheLeitbild), um den Zahneingriff zu minimieren und die Schnittbelastung während des gesamten Zyklus zu reduzieren.

Figur 2 Zahnsätze schaffen Freiraum für eine effiziente Spanabfuhr. Dies zeigt Draufsichten auf verschiedene Zahngarnituren. Illustration mit freundlicher Genehmigung von The LS Starrett Co.

Bei der Diamantform ist der Zahneingriff über den gesamten Schnitt hinweg einigermaßen konstant. Wenn dieses Vierkantrohr flach platziert würde, würde der Zahneingriff beim Schneiden der flachen Oberseite sofort springen, an den Seitenwänden sofort sinken und dann an der Unterseite wieder springen.

Natürlich ist die Einstellung des Schnittwinkels (sieheFigur 4 ) kann dazu beitragen, diese dramatischen Veränderungen im Zahneingriff zu reduzieren. Und auch hier können Klingen und Maschinen so konstruiert werden, dass sie sehr hohen Belastungen standhalten. Aber Bündelungs- oder Befestigungsstrategien, die die Schnittbelastung reduzieren, sollten nicht außer Acht gelassen werden.

Das größte Problem bei jedem Sägeblatt, das strukturelle Werkstücke schneidet, ist die ständige Ein- und Aussägebewegung im Material, der die Zähne ausgesetzt sind. Dies verursacht eine übermäßige Scherkraft auf jeden Zahn und führt zu einem vorzeitigen Ausfall. Diese hohen Belastungen beim Strukturschneiden haben Bimetallklingen zu einer beliebten Wahl gemacht. Wie der Name schon sagt, vereint die Bimetallklinge zwei Materialien in einer Klinge.

Das ideale Bandsägeblatt für unterbrochenen Schnitt weist optimale Flexibilität (Zähigkeit) und Verschleißfestigkeit (Härte) auf. Robustes Material ist flexibel genug, um den stark variierenden Belastungen bei Schnittunterbrechungen standzuhalten, nutzt sich jedoch schnell ab. Hartes Material nutzt sich langsam ab, ist aber nicht flexibel.

Bimetallblätter kombinieren flexibles Material mit verschleißfestem Material und bieten so das Beste aus beiden Welten. Aus diesem Grund hat die Bimetall-Sägeblatttechnologie nicht nur beim Strukturschneiden, sondern auch bei einer Reihe unterbrochener Schnitte und anderen Bandsägenanwendungen mit hoher Beanspruchung eine so wichtige Rolle gespielt.

Ein typisches Bimetall-Sägeblatt hat einen Körper aus legiertem Stahl, der für Flexibilität sorgt, und eine verschmolzene oder gebundene Schicht aus verschleißfestem Schnellarbeitsstahl (HSS), aus der die Zähne bestehen. Die Bandsägeblattindustrie hat verschiedene Möglichkeiten entwickelt, diese beiden sehr unterschiedlichen Metalllegierungen miteinander zu verbinden. Diese Methoden brachten nicht nur neuartige Verbindungstechniken mit sich, sondern auch neue Möglichkeiten bei den resultierenden Zahngeometrien.

Da jeder Bimetallzahn über eine Schmelz- oder Klebeverbindung verfügt, ist die beim Fügen entstehende Wärme von entscheidender Bedeutung. Eine Fügemethode, die an der Verbindungsstelle eine übermäßige Wärmeeinflusszone (HAZ) erzeugt, kann einen Spannungsbereich erzeugen, der beim Sägen nicht vermieden werden kann. In einigen Fällen kann die HAZ dazu führen, dass sich die Zähne während des Schneidvorgangs vom Sägeblatt lösen.

Die unterschiedlichen Materialien in Bimetallblättern werden mithilfe von Verfahren wie Laserstrahlschweißen, Elektronenstrahlschweißen und bestimmten Techniken verbunden, die die Prinzipien des Diffusionsschweißens nutzen. Bei der typischen Laser- oder Elektronenstrahlschweißanordnung liegt die flexible Unterlage an einem dünnen Streifen aus verschleißfestem Material an (wie durch den schwarzen Streifen neben der Beschriftung „Elektronenstrahl“ in Abbildung 1 dargestellt). Der Strahl schweißt die Verbindung, anschließend werden die Zahngeometrien geschnitten und bearbeitet. Je nach Design der Bimetallklinge entsteht durch den Prozess ein Zahn, bei dem die Spitze aus dem harten, verschleißfesten Material besteht, während der Träger aus dem zähen, flexiblen Material besteht.

Eine andere Technik (die patentiert ist) verbindet die unterschiedlichen Metalle mithilfe der Prinzipien der Diffusionsbindung, einem Prozess mit geringer Hitze. Zwei Streifen HSS-Draht werden auf beiden Seiten der Oberkante eines Trägermaterials befestigt. Nach dem Kleben werden die Zähne geschnitten. Die Verbindungsgeometrie vergrößert die Kontaktfläche zwischen HSS und Trägermaterial und verringert somit das Risiko von Brüchen und Brüchen an der Materialschnittstelle (sieheAbbildungen 5Und6).

Der resultierende Zahnquerschnitt besteht aus drei unterschiedlichen Bereichen, wobei zwei der Abschnitte aus einem verschleißfesten Material bestehen und das Trägermaterial in der Mitte einschließen. Dadurch entsteht eine stärkere Bindung, die das Risiko eines Zahnabrisses wesentlich verringert. Der dickere Zahn begrenzt zusammen mit der spezifischen Zahngeometrie den Schaden, der durch das unterbrochene Schneiden von Strukturformen entsteht.

Figur 3 Winkeleisen wird so befestigt, dass seine Arme nach unten reichen. Dies minimiert den Zahneingriff und vermeidet dramatische Veränderungen im Zahneingriff während des Schneidzyklus. Bild mit freundlicher Genehmigung von The LS Starrett Co.

Nach dem ersten Gebrauch entwickelt der Zahnquerschnitt eine U-förmige Nut mit einer Tiefe von 0,001 bis 0,002 Zoll, was zu einer einzigartigen Rillenzahngeometrie führt. Die Nut behält eine konstante Tiefe und verschleißt im gleichen Maße wie die HSS-Abschnitte des Zahnquerschnitts. Dadurch entsteht eine Klingenspitze mit vier Kontaktkanten (siehe Abbildung 5).

Die Schneidwirkung der gerillten Zahngeometrie erzeugt doppelte oder geteilte Späne, die jeweils von den beiden HSS-Abschnitten auf beiden Seiten des Trägers erzeugt werden. Diese Späne sind klein und daher leicht zu entfernen (siehe Abbildung 6). Die gespaltenen Späne neigen weniger dazu, an den Zähnen zu haften, da sie sich normalerweise aufrollen und als lose Fäden abfallen. Dickere Späne neigen dazu, sich zu einer festen Masse zu verbinden, was sich irgendwann negativ auf die Schnittqualität auswirken kann.

Die Nutgeometrie ermöglicht außerdem einen erhöhten Kühlmittelfluss zur Schneidfläche. Ein ordnungsgemäßer Kühlmittelfluss kühlt und schmiert nicht nur die Klinge, sondern spült auch Späne aus, die sich in den Räumen innerhalb der Rohre verfangen.

Zum effektiven Sägen von Strukturformen gehört natürlich mehr als nur das richtige Sägeblatt. Schließlich wird kein Sägeblatt eine gute Leistung erbringen, wenn der Bediener es nicht korrekt in die Maschine einbaut. bündelt Material nicht ordnungsgemäß; berücksichtigt nicht die Art und den Durchfluss des Kühlmittels; oder wählt falsche Vorschübe, Geschwindigkeiten und Schnittwinkel für die Anwendung aus. Und natürlich lässt sich Kohlenstoffstahl ganz anders schneiden als Aluminium und Edelstahl, und die Schnitteigenschaften können von Maschine zu Maschine unterschiedlich sein.

Das optimale Sägen von Strukturformen ist ein kompliziertes Rätsel, aber das Verständnis der Fähigkeiten verschiedener Sägeblattgeometrien bleibt ein großer Teil. Das Gleiche gilt für die Werkstückausrichtung.

Das Sägen von Strukturformen stellt eine hohe Belastung für ein Sägeblatt dar. Letztlich führt die Reduzierung dieses Stresses dazu, dass der Betrieb kostengünstiger und wesentlich effizienter wird.

Jay Gordon ist nordamerikanischer Vertriebsleiter für Sägen und Handwerkzeuge bei LS Starrett.