Пильные диски по ЛДСП/ЛМДФ для форматно-раскроечных станков

Инструментальная оснастка для форматно­раскроечных станков довольно проста. Никакой экзотики, вроде пил для роспуска бревен: диаметр по пояс и посадочное с кулак. Нет, новичка не удивить 300-­миллиметровым пильным диском для ЛДСП, наверняка он видел что­-то подобное на циркулярных, торцевых или погружных пилах. У начинающего мебельщика могут вызвать недоумение разве что зигзагообразные прорези на корпусе пилы и, пожалуй, само наличие подрезного диска как явления.

Давайте разберем, в чем особенности основного и подрезного пильных дисков, чем отличаются твердосплавные и алмазные напайки, и кому доверить заточку пил, чтобы не потратить их ресурс за пару ремонтов.

Защита дисков от биений

Пильный диск должен резать по прямой. Но при работе он может перегреться и изогнуться, либо «поймать» внешнюю вибрацию и войти в резонанс. В обоих случаях возникают биения, которые нарушают геометрию реза. Чтобы этого избежать, на качественных дисках делают предохранительные элементы.

Медная вставка в термокомпенсационном шве на диске Dimar

Лазерный орнамент, залитый компаундом

Термокомпенсаторы. Во время работы пильный диск греется. Нагрев начинается с зубьев и двигается с периферии к центру пилы. Металл расширяется, и если расширение не скомпенсировать, то пилу выгнет пропеллером. Чтобы диск не повело, на корпусе делают температурные компенсаторы — прорези шириной в 1–2 мм и длиной в несколько сантиметров, идущие радиально от межзубной впадины.

Медные заклепки. Когда нагрев спускается ближе к оси вращения, в дело вступают медные вставки в термокомпенсаторах, если они предусмотрены конструкцией. У меди высокая теплоемкость, и какое-то небольшое время она успевает отводить лишнее тепло. А потом, расширяясь, медь сама начинает давить на сталь и частично противостоит деформации.

Вальцовка пильного диска

Вальцовка. Это кольцевой желобок, который накатывают роликами с двух сторон пильного диска. Глубины достаточно, чтобы ощутить пальцами. Вальцовка создает внутреннее механическое напряжение, чтобы дисковая пила при работе не теряла устойчивости, иначе могут возникнуть боковые биения и, как следствие, могут появиться прожоги на материале. Кроме того, предварительное напряжение также частично компенсирует тепловое расширение диска. На бюджетных корпусах накатку имитируют шлифовкой, и никаких плюсов она не дает, это чистой воды рекламная уловка.

Понятно, что нельзя безнаказанно нагревать диск, но эти меры значительно увеличивают время плановой работы пилы.

Лазерный орнамент. Кроме деформации при нагреве, диск может подхватывать внешнюю вибрацию и попадать в резонанс, что приводит к быстрому и резкому росту биений. Если взять диск за зуб и постучать, например, карандашом, то простая пила может звенеть как музыкальный треугольник, а хороший диск будет звучать глухо. Резонировать ему мешают как вставки из «вязкой» меди, так и зигзагообразные пропилы на корпусе. Дополнительный вклад в гашение вибраций дает компаунд, которым залиты прорези. Орнаменты, которых обычно нечетное число, разбивают основные колебания диска и уменьшают его вибрацию, по каким бы причинам та не возникла.

Помимо предохранительных элементов на качественных дисках есть и другие нюансы, не очень заметные, но важные. Например, фаска на посадочном отверстии, которая существенно облегчает установку инструмента на рабочий вал станка. Или лазерная маркировка, которая не стирается при работе, а значит, пилу можно будет всегда узнать «в лицо», и в сервисном центре смогут найти информацию по углам заточки. Но каждая технологическая операция делает продукт дороже.

Для инструмента попроще будут применять другие технологии. Например, корпусы будут вырубать штампом. В этом случае на торцах пилы появляются характерные следы, которые можно увидеть невооруженным глазом. Фаску на посадочном отверстии тоже вряд ли будут делать, как и вальцовку и лазерные орнаменты.

Чей инструмент стоит брать? На данный момент не совсем понятно, кто из производителей все-таки остается на нашем рынке, и кто только декларирует, что уходит. Из тех, кто на слуху, можно назвать японскую Kanefusa, израильский Dimar, итальянские CMT и Freud, немецкие Leuco и Leitz, китайские IronMac и Golden Eagle. Естественно, что этим списком поставщики не исчерпываются. Также нужно иметь в виду, что на рынке появляется инструмент, который не имеет к известным брендам никакого отношения, кроме надписи на коробке.

Теперь перейдем к двум типам пильных дисков, работающим на форматно-раскроечных станках: основным и подрезным.

Основной пильный диск

Всю тяжелую работу по распилу на форматке выполняет основной пильный диск. Он вращается навстречу заготовке, так же, как и на других круглопильных станках. Для распиловки ЛДСП и ЛМДФ обычно используют пильные диски диаметром 300 мм, реже 250 мм или 350 мм. Посадочное отверстие — 30 мм, ширина зуба с напайкой — 3,2 мм, число зубьев на 300 мм — 96, на 350 мм — 108. Вылет диска над заготовкой должен составлять 10 – 20 мм.

Производители инструмента рекомендуют работать с ламинированным материалом на скорости резания до 80 м/с (290 км/ч). Эта скорость зависит от диаметра инструмента и для 300 мм пилы означает частоту вращения до 5 000 об/мин. Для сравнения, пильный диск 250 мм достигает этой скорости резания при 6 000 об/мин, а 350 мм — при 4 300 об/мин.

Для работы с массивом на станки могут ставить и существенно большие диаметры. Например, тяжелая форматка Т75 Prex от немецкой компании Martin позволяет работать с пилой 550 мм, но для таких диаметров нужны существенно меньшие обороты, около 2-3 тысяч в минуту. Гипотетически, если бы такую пилу запустили на 6000 об/мин, то она бы преодолела звуковой барьер.

Форма зубов мебельных пил отличается от столярных. Если для раскроя древесины используют прямые (FZ) или попеременно-скошенные (WZ) зубья в различных вариациях, то для роспуска плитных материалов применяют комбинацию из прямого и трапециевидного (FZ/TR) зубов. Если использовать зуб с «косой» заточкой, то при прохождении через прочный слой ламинации вся нагрузка будет ложиться на вершину острого угла, и он, соответственно, будет быстрее тупиться. А на трапеции острые углы отсутствуют, резец входит в материал постепенно, по мере входа расширяя пропил. Поэтому стойкость таких пил выше. Трапециевидный зуб выполняет черновое пиление, а прямой зуб, который примерно на 0,3 мм ниже, делает чистовую выборку паза.

Заточка «дупловидных» зубов

Поскольку верхний слой ламината, в который заходит зуб пилы, опирается на ДСП или MDF, то ламинат скалывается только под ножом. Пока зубья не затупились, край реза будет ровным. Микроскопические сколы в расчет не берем. На выходе из заготовки зубья уже не просто подрезают декоративное покрытие изнутри, а выталкивают сквозь него соскобленную стружку. В результате ламинация вырывается «с мясом», образуя заметные сколы.

Существуют пильные диски с «дупловидным» зубом (HZ), у которого выемка в центре. То есть, на выходе из листа заточенные края достигают ламинации первыми, и успевают ее подрезать до того, как центральная часть зуба выдавит ее. Такой диск оставляет чистый ровный пропил с обеих сторон плиты. Но появляются сопутствующие проблемы: во-первых, цена такого диска, во-вторых, заточка, в которую не все умеют, в-третьих, твердость напайки у производителей не одинакова, и она может быстро затупиться как раз на острых боковых гранях. В общем, увы, не панацея. Чтобы получить ровные края по обеим пластям детали, используют подрезные диски, которые защищают нижнюю часть пропила от сколов.

Подрезной пильный диск

Подрезной пильный диск располагается перед основным диском и вращается попутно движению детали. Благодаря удачно выбранному направлению вращения, а также 8000 оборотам в минуту он аккуратно и без сколов прорезает ламинацию на нижней пласти. Получается паз глубиной 1,5–2,5 мм и шириной на 0,1–0,2 мм больше, чем ширина пропила основного диска, то есть около 3,3–3,4 мм. Эта канавка лежит строго на одной оси с основным пильным диском. И его зубья пролетают сквозь нее, не задевая нижний ламинированный слой плиты. В результате получаем торец с ровно срезанной ламинацией по верхнему и нижнему краю, но с небольшой ступенькой.

Эта ступенька на настроенном станке будет размером примерно 2 х 0,1 мм, по толщине она сравнима с толщиной листа бумаги. На MDF ее еще можно заметить, на ЛДСП она практически не видна. Неочевидно, но уменьшать ступеньку от подреза не стоит. Это запас на люфты каретки при протягивании длинных деталей. Если основная пила выйдет за пределы паза, появятся сколы, так что лучше поступиться малым. Идеальный бесступенчатый торец можно получить только при раскрое «пакетом» (кроме нижнего листа), на «нестинге» или после прифуговки на кромкооблицовочном станке.

Виды подрезных дисков

Конический и составной подрезные диски

Для регулировки ширины пропила подрезного диска применяют два варианта, различающихся по конструкции. Подрез может быть как составным, так и цельным. В первом случае диск состоит из двух двенадцатизубых дисков, складывающихся друг с другом. Подбирая толщину прокладок между ними, можно получить пропил нужной ширины, например, в диапазоне 2,8 – 3,6 мм. Во втором случае диск имеет 24 конических зуба, расширяющихся сверху вниз, например, с 3,1 до 4,0 мм, т. е. чем больше выдвинут диск, тем шире он оставляет пропил.

Составная подрезка выбирает паз с вертикальными стенками, создает ступеньку на торце и настраивается с шагом по ширине, так как проставные кольца имеют толщину от 0,1 мм. Кроме того, поскольку зубы этой подрезки имеют острый угол, они тупятся быстрее, чем у конической.

Составной подрезной пильный диск

Именно на базе «сэндвича» Altendorf создал свою патентованную подрезную систему Rapido. Она отличается тем, что ширина пропила регулируется винтом. То есть, нет необходимости каждый раз снимать диск с вала пильного узла и заменять проставку. Можно настроить систему прямо по месту, просто подкрутить винт шестигранником.

Конический подрез можно быстрее настроить на любой промежуточный размер, у него больше ресурс заточек, поскольку напайка массивнее, и след на торце менее заметен, так как он режет под небольшим углом.

Конический подрезной пильный диск

С другой стороны, если вам попалась кривая ЛДСП, то пропил от конического подреза будет меняться по ширине, так как он напрямую зависит от высоты материала над рабочим столом. А вот составная подрезка от этого казуса застрахована.

В общем, конический подрезной диск советуют использовать совместно с пневмобалкой, чтобы та принудительно придавливала плиту материала к каретке. Использовать для этих целей оператора не стоит, может стать только хуже. К слову, на пильных центрах листы как раз прижимают к рабочему столу, поэтому используют исключительно конические подрезные диски.

С типоразмерами подрезов есть интересный момент. По диаметру они подбираются под станок — тут ничего хитрого — 80–100–120 мм или более экзотические размеры. Но что обязательно нужно запомнить — это диаметр посадочного отверстия. Он может быть 20 или 22 мм. Чем это обусловлено, не знаю, но, например, у Robland, Felder, SCM посадочное 20 мм, а у Nanxing, KDT, Altendorf —22 мм.

Подрезная система Rapido c быстрой настройкой

Алмазный составной подрезной диск

Алмазный и твердосплавный инструмент

Декоративные ламинированные покрытия гораздо прочнее, чем ДСП, на них расходуется львиная доля ресурса зуба. Поэтому пильные диски должны иметь либо твердосплавные, либо алмазные напайки на зубах, иначе форматка большую часть времени будет стоять и ждать инструмент из заточки.

Твердые сплавы — это композиционные материалы, смесь высокотвердых карбидов вольфрама и металлической связки. Алмазные напайки — это поликристаллический алмаз: алмазные зерна размером 2–25 мкм спекают с кобальтом на твердосплавной подложке при давлении больше 60 тысяч атмосфер и температуре 1 800 градусов по Кельвину.

В свое время корпорация De Beers, которая в том числе производит синтетические алмазы для промышленных нужд, провела сравнение алмазного и твердосплавного инструмента. По ее данным, на обработке MDF твердосплавная пила «прошла» 2 500 погонных метров, а пильный диск с напайками из поликристаллического алмаза (PCD) осилил аж 400 000 м. То есть, получаем соотношение стойкости 160:1. Другие данные показывают, что на ЛДСП твердосплавный подрезной диск протянул около 1 300 погонных метров, а алмаз – 60 000 м. Числа уже скромнее, но тоже неплохие. Так что можно за среднее значение стойкости алмазного инструмента по отношению к твердосплавному взять 50:1.

Однако ресурс зависит не только от качества инструмента, но и от качества материала. Поскольку в отечественных плитах встречаются, гм, посторонние включения, то рабочий комплект для форматно-раскроечного станка разумнее составлять из алмазного подреза и твердосплавной основной пилы. Алмазный инструмент не переносит ударов по режущим кромкам и легко скалывается. Ремонт зуба обходится в космические деньги, поэтому в качестве основной пилы имеет смысл оставить твердосплав, его не так жалко. А вот подрезной диск, который работает на небольшой глубине, с высокой вероятностью не столкнется там ни с камнями, ни с песком. Он имеет все шансы проработать полгода и больше. Останется только каждые 2,5 км менять основную пилу и продолжать работу.

Напайки на пильном диске

Да, заточка алмазного инструмента удовольствие не из дешевых. В походных условиях заточить его невозможно. Алмаз обрабатывают на электроэрозионных станках слабым дуговым разрядом. Другими словами, компании, которые точат алмазный инструмент, можно пересчитать по пальцам. Но раз в 6 – 9 месяцев отправить диск на заточку даже в другой город вполне подъемно.

Количество переточек зависит от толщины напайки. Условно можно разделить алмазные пластины на вариант «эконом» толщиной в 2,5 мм (2–3 заточки), «средний» с пластиной в 4 мм (4–6 заточек) и «премиум» в 6 мм, которого должно хватать на 10+ заточек. Получается, что вариант «эконом» самый дорогой с точки зрения эксплуатации, но самый дешевый, если диск повредили и списали, поэтому при выборе нужно учитывать качество плиты. В зависимости от износа инструмента с напайки снимают слой от 0,2 до 0,5 мм, причем стоимость работ считают по квадратным миллиметрам (около 60 рублей за кв. мм на сентябрь 2022 г.). Заточка составного алмазного подреза потянет примерно на пару тысяч. Отчасти еще и поэтому мебельщики любят его сильнее, чем конический, у которого площадь напайки больше.

Прикинем экономику. Еще год назад алмазный подрезной диск был в 8–10 раз дороже твердосплавного, но сейчас можно найти его дешевле 10 000 рублей. Условно, один составной алмазный подрез против трех твердосплавных. Если этот диск не встретит на своем трудовом пути саморез, то, по скромным подсчетам, пройдет 40 погонных километров или полторы тысячи листов ЛДСП, переживет 20 смен основной пилы, а потом еще 2–3 собственных заточки.

В общем, в пересчете на метр реза алмазная подрезка обходится в 5–10 раз дешевле, чем твердосплавная. И это мы не берем в расчет такие эфемерные вещи, как удовольствие не менять подрезной диск по полугода и не терять время на перенастройку.

Заточка твердосплавных дисков

Случается, что отличная пила после заточки теряет половину стойкости. Причина может крыться в качестве заточного сервиса, где сняли не то количество материала зуба или не использовали охлаждающую жидкость и перегрели напайки. Мебельные пилы в плане заточки вообще не подарок. Кроме знающих операторов нужно еще специфическое оборудование. Не будем углубляться в технологию, просто хочу показать, что не каждый желающий может нормально заточить диски для форматки.

Начнем с того, что пилу нужно перетачивать тогда, когда радиус основной режущей кромки достиг 0,1 мм. Понятно, что на глаз вы это значение не отловите, но возросшее сопротивление материала опытный оператор почувствует или услышит по изменению звука работы двигателя. Если продолжать работать, радиус затупления начнет расти по экспоненте.

Заточка зуба по передней грани

Рекомендации компании Leitz по заточке инструмента

Допустим, оператор понял, что время пришло, и начинающий мебельщик понес пильные диски в заточку неподалеку. Раньше эти ребята вполне сносно точили пилы для циркулярки, а от добра добра не ищут. Причем, это мы имеем в виду какой-никакой станочный парк, а не обычное точило с алмазной чашкой.

Немного теории. Посмотрим на зуб здорового пильного диска с острой режущей кромкой. Мы видим и переднюю грань, и заднюю грань. А теперь взглянем на уже поработавший зуб, у которого на режущей кромке появился радиус. Если решать задачу «в лоб» и снимать материал только с передней грани, то всей толщины напайки хватит на 3–5 заточек. Но есть другой способ, который позволяет удалить радиус закругления при существенно меньшей потере материала.

Выход в том, чтобы затачивать зуб по передней и по задней граням. На многих заточных станках есть возможность повернуть мотор, чтобы обрабатывать заднюю грань, и выставить глубину съема по лимбу. Если пилы не успели слишком затупиться, то достаточно по передней грани снять 0,05–0,08 мм, а по задней — около 0,3 мм. В этом случае ресурс вырастает до 20–25 заточек и лимитируется только размерами напайки, которая не должна стать меньше 1 х 1 мм. Иначе не выдержит уже припой, и оставшийся кусочек твердосплава при включении станка встанет на крыло.

Заточка диска по задней грани 

Все вышесказанное хорошо работает на деревообрабатывающих пилах. С мебельными дисками фокус в том, что трапециевидный зуб нужно точить по передней, по задней и еще по двум граням под углом! На эти углы станок с ручной настройкой не рассчитан. А те, которые в принципе позволяют точить трапецию, не дают хорошей повторяемости. Чтобы дать представление о том, насколько высоки требования к квалификации сферического заточника в вакууме, упомяну, что «поле допуска размеров боковых режущих кромок не должно превышать ±0,05 мм. Допуск отклонения боковых углов при косой или трапециевидной форме зуба ±0,5°. Допустимые значения отклонения угловых параметров у зубьев на пиле не должны превышать: по переднему углу ±1,5°; по заднему углу ±2,0°; по заднему боковому углу ±0,5°» и т. д. Другими словами, заточный станок с ручной настройкой не даст поймать десятые доли градуса. Пильные диски с трапециевидным зубом затачивают на станках с ЧПУ. Например, на Walter, Volmer, Lach Diamant и т. д. Эти станки никогда не точат «на сухую», они подают струю жидкости на режущие грани инструмента при заточке, не допуская его перегрева и крошения зуба.

Есть лайфхак, который не избавляет от визитов в сервисный центр, но позволяет оперативно поддерживать остроту зуба при помощи простого заточного станка. При первых признаках затупления пилы, пока радиус на режущей кромке еще мал, можно прошлифовать зубы по передней грани: снять немного материала, буквально 0,05 мм, чтобы восстановить режущую кромку. А уже после 3–4 таких манипуляций обращаться в сервис, чтобы восстанавливать все, кромки трапеции.

Заточка пильного диска на станке с ЧПУ с подачей охлаждающей жидкости

Еще раз напомним, что радиус затупления растет нелинейно. Если относительно немного переработать затупленным инструментом, то можно скруглить кромку до такого радиуса, что заточнику придется снять припуск как при 2–3 нормальных заточках.

С точки зрения организации процесса можно ориентироваться на то, что подрезной диск «садится» примерно в два раза быстрее, чем основной. У него в четыре раза меньше зубов, чем у основной пилы, а работу приходится делать ту же. Основной износ пил идет на ламинированных слоях, а не на самом ДСП. Так что, в идеале, нужно 3 комплекта – один в работе, один лежит в полной готовности, один едет в заточку/из заточки. Если сервис далеко, то количество комплектов можно увеличить до 5, два из которых лежат на замену, а еще два путешествуют в заточной центр.

Заключение

Краткая сводка по пильному инструменту, применяемому на форматно-раскроечных станках.

Основные пильные диски выполняют большую часть работы. Наиболее распространены пилы диаметром 300 мм с попеременным расположением прямых и трапециевидных 96 зубьев (FZ/TR) и шириной пропила 3,2 мм. Для обработки ламинированных плитных материалов скорость вращения этих дисков не должна превышать 5000 об/мин.

Подрезные диски предотвращают образование сколов на нижней пласти при раскрое плитных материалов. Они пропиливают канавку в 2 мм глубиной и шириной немного больше основного диска, около 3,3–3,4 мм. Верхний рез накладывается на нижний, и сколов не образуется ни на верхнем, ни на нижнем крае.

По конструкции делятся на два типа: составные (сэндвичи) и цельные (конические). Ширина пропила в первом случае регулируется подбором проставных колец нужной толщины, а во втором — регулировкой вылета диска над рабочим столом. Составные подрезы сложнее в настройке и быстрее затупляются, зато подходят для любых листов, ровных и не очень. Конические подрезы легче регулировать, но эффективно работать они могут только на станках, оборудованных пневмобалкой.

Заточка мебельных пил значительно сложнее, чем лесозаготовительных, поскольку трапециевидный зуб нужно затачивать не по двум, а по четырем граням. У заточных станков с ручной настройкой недостаточно жесткости, чтобы обеспечить повторяемость углов и величину съема. Поэтому лучше пользоваться услугами заточных центров, оборудованных станками с ЧПУ. Если точить твердосплавный инструмент вовремя, не допуская значительного закругления режущих кромок, то можно обойтись минимальным съемом материала. В этом случае пила может выдержать до 30 заточек.

Алмазный инструмент. Обработку алмазного инструмента проводят на электроэрозионных станках, которые может себе позволить крупная компания, занимающаяся заточкой. Алмазный пильный диск по сравнению с твердосплавным обладает куда меньшим запасом по заточке — от 2 до 10, в зависимости от толщины напайки. Но это с лихвой перекрывается рабочим ресурсом, в среднем 50:1. В пересчете на метр реза алмазный инструмент обходится в 5–10 раз дешевле.

Если вы предполагаете, что в плитных материалах могут попадаться посторонние включения, то выгоднее использовать комплект из алмазного подрезного диска и твердосплавной основной пилы.

Николай Фефер

(Статья вышла в журнале «Мебельщик Сибири» № 12 за 2022 год)