1, заднюю А1А2В4В3 и боковые В1А1В3 и В2А2В4. Ребра A1A2, А3А4 — главные режущие кромки, а ребра А1В1, А2В2, А3В3, А4В4 — боковые режущие кромки. Зубья в продольных пилах, как резцы на строгальных станках, распиливают древесину при движении только в сторону наклона зубьев, при котором главные режущие кромки, выполняя резание, формируют дно пропила, а боковые кромки — его стенки, а при обратном движении они совершают холостой ход, скользя по пропилу и не распиливая древесину.
Положения режущих кромок зуба между собой образуют углы: α — задний угол, образуемый между задней гранью и плоскостью резания; β — угол заострения между передней и задней гранями; γ — передний угол между передней гранью и перпендикуляром к плоскости резания; δ — угол резания; π — угол между передней и задней гранями соседних зубьев. Рассматривая треугольник зуба продольной пилы, находим зависимости между углами: α + β + γ = 90°; α + β = δ и π< 60°.
Качество поверхности пропила и показатели процесса пиления зависят от правильного выбора угловых величин режущего зуба пилы. Наиболее важный из всех углов — это угол заострения β, при малом его значении пиление древесины происходит с меньшим усилием, но прочность зуба снижается, он выкрашивается, быстро затупляется, и его приходится часто затачивать. При большом значении этого угла прочность зуба возрастает, но увеличивается усилие пиления. Обычно угол заострения должен быть не менее 20°.
С увеличением угла резания δ повышается качество поверхности пропила, но возрастает усилие пиления, угол резания можно уменьшить за счет заднего угла, но при этом возрастает трение между зубом и древесиной и зуб излишне нагревается, отпускается, и его прочность снижается, поэтому угол резания δ принимают в пределах 40–75°.
Угол у определяет наклон зуба, его величину принимают в пределах 10–20°.
Таким образом, значения углов α, β, γ для зубьев продольных пил взаимосвязаны, и они определены практикой — например, зубья лучковых продольных (размашных) пил определяются углами α = 20–30°, β = 50–60°, γ = 8-10°, а зубья ножовок продольного пиления — углами α = 20–40°, β = 40–50°, γ = 10–20°.
Зубья в пилах определяются, кроме вышеуказанных углов: шагом t — расстоянием между их вершинами, высотой h — расстоянием между вершиной зуба и основанием впадины и площадью S между зубьями, величина которой зависит от шага и высоты зубьев.
Из практики распиливания древесины известно, что объем опилок в 5–7 раз превышает объем выпиленной древесины, и поэтому площадь впадины S зубьев имеет немаловажное значение, в нередких случаях зубья пил умышленно разрежают, а иногда впадины между ними сильно углубляют, выполняя так называемые волчьи зубы, и такими пилами пользуются при распиливании мягких пород деревьев (рис. 2,а).
Еще один параметр характеризует пилы — это число зубьев на длине 100 мм полотна; например, для ножовок грубого распиливания оно равно 14-28, пилы с числом зубьев 28–36 применяют для твердых пород древесины и фанеры, а столяры-краснодеревщики пользуются для точного и более точного распиливания пилами с числом зубьев 36–52 и 52–72.
Качество поверхности пропила при распиливании древесины ручными пилами и усилия, прилагаемые на пиление, во многом зависят от ухода за их зубьями, заключающегося в их правильном разводе и заточке. Для свободного движения пилы в древесине и во избежание ее зажатия в пропиле, по мере его углубления, ее зубья разводят, то есть их отгибают поочередно в разные стороны на одну и ту же величину. Затем их затачивают, и в результате ширина пропила становится больше толщины полотна пилы b>а (рис. 2, виды А и В), по его обеим сторонам образуются свободные зазоры, и пила совершает движение взад-вперед, почти не соприкасаясь своим полотном с поверхностью пропила, а только ее режущие кромки постепенно снимают древесину слой за слоем. Чем шире развод зубьев, тем шире пропил и, соответственно, меньше вероятности заклинивания пилы в нем. Однако слишком широкий пропил из-за большой величины развода зубьев требует больших усилий для продвижения пилы в древесине.
При пользовании неразведенной или малоразведенной пилой, которое случается после ее ремонта или долгой работы, когда развод зубьев сильно уменьшается, ширина пропила получается равной толщине ее полотна b ~= а, и трение, возникающее между стенками пропила и полотном, вызывает его нагрев и расширение и, в конечном счете, заедание пилы в пропиле, для продвижения которой потребуется неимоверное усилие. Наверное, каждый из нас испытывал эту неприятность при распиливании сырой древесины малоразведенной пилой. И еще, если в пропиле нет свободного зазора для полотна пилы, то ею трудно управлять и ее уводит в сторону от намеченного направления.
Точность линии распиливания в древесине зависит от ровности линии зубьев, равномерности их развода и остроты. Развод зубьев пил выполняют с помощью особого инструмента, называемого разводкой. Некоторые ее конструкции позволяют выбирать величину развода на одну сторону с помощью регулировочного винта, благодаря чему обеспечивается одинаковый отгиб зубьев.
Развод зубьев пил выполняют в специальном деревянном зажимном устройстве, в котором полотно пилы устанавливают так, чтобы из него слегка выступали только зубья, а само устройство крепят на рабочем столе. Развод зубьев образуют путем поочередного их отгиба в разные стороны по линии отвода, находящейся примерно на половине их высот (рис. 2,в, г), а целиком зуб отводить нельзя — он сломается у основания. Может оказаться, что при отгибе некоторые зубья выступают на сторону больше, чем другие, и они при пилении будут тормозить, снижать качество поверхности пропила и быстро затупятся. Во избежание этого зубья выравнивают протягиванием между губками ручных тисков, раскрытых на величину развода. В результате все зубья выравниваются, и их развод становится равномерным.
Величина развода зубьев пил определяется упругим восстановлением древесины в пропиле, которое тем больше, чем мягче и влажнее она. Поэтому для такой древесины развод должен быть больше, чем для твердой и сухой. Величину развода зубьев на одну сторону и величину пропила в древесине определяют по формулам:
Δ = k∙а и Ь = а + 2∙Δ,
где а — толщина полотна пилы (мм), k — коэффициент, зависящий от состояния древесины, k = 0,25-0,4 — для твердой и сухой и k =< 0,5 — для мягкой и влажной.
Пример 1. Определить величину развода на одну сторону для лучковой пилы и ножовки с толщинами полотен 0,6 и 0,9. Распиливаемая древесина: сухая и твердая для лучковой пилы и влажная — для ножовки.
Выбираем коэффициент для лучковой пилы k = 0,35 и k = 0,5 для ножовки. Тогда для лучковой пилы величина развода на одну сторону и величина пропила равны:
Δ = 0,35∙0,6 ~= 0,2;
b = 0,6 + 2∙0,2 = 1; и, соответственно, для ножовки:
Δ = 0,5∙0,6 = 0,3;
b = 0,9 + 2∙0,3 = 1,5 мм.
Можно выбирать для зубьев пил любую величину развода, не учитывая состояние распиливаемой древесины, и это отражается на качестве пропила и усилии продвижения пилы. Пилой с большой величиной развода трудно пилить твердую древесину — получается широкий, неровный рваный пропил низкого качества, ход пилы тяжелый, приходится сильно давить на нее, и в результате ее зубья быстро затупляются. Поэтому мастер должен иметь в своем хозяйстве несколько пил с разными величинами развода: для сухой и влажной древесины. А как быть, если у него одна пила с маленьким разводом и необходимо распилить вдоль волокон влажную древесину? В этом случае в процессе распиливания в пропил вставляют деревянный клин, который продвигают за пилой, чтобы ее не зажимало, и дополнительно смазывают ее поверхность хозяйственным мылом.
После выравнивания зубьев по ширине их выравнивают по высоте с помощью напильника, установленного в специальной деревянной колодке (см. обложку журнала).
Для этого к листу бумаги, уложенному на ровную и гладкую поверхность, прижимают полотно пилы с зубьями. Если вершины всех зубьев отпечатались на бумаге равномерно, то они имеют одинаковые высоты и такая пила пилит качественно. Если же не все зубья отпечатались на бумаге равномерно, то их дополнительно разравнивают и затем, убедившись, что они имеют одинаковые высоты, приступают к их заточке. Зубья пилы с разными высотами при пилении древесины находятся в разных условиях: пилят неодинаково и нагружены также неодинаково. Неравномерность их высот, в конечном счете, влияет на их износоустойчивость и качество поверхности пропила. Зубья, отличающиеся от других значительной высотой, врезаются в древесину и вырывают из нее кусочки, превращая их в опилки, несут максимальную нагрузку, и в результате они быстро изнашиваются. А зубья, уступающие другим в высоте, в пилении древесины вовсе не участвуют. Для предотвращения выступов отдельных зубьев и равномерного пиления древесины всеми зубьями разравнивают их вершины напильником, вставленным в деревянную колодку. Операцию разравнивания зубьев выполняют после их развода, до заточки.
Подробно приспособления для развода зубьев пил и их выравнивания по ширине и высоте рассмотрим попозже.
В процессе работы зубья пилы затупляются, происходит закругление режущих передних и боковых кромок, ход пилы становится тяжелым и на нее приходится сильно давить. Опытные мастера по блеску режущих кромок и вершин зубьев и по звуку работы пилы легко определяют ее остроту или затупленность. Для восстановления режущей способности зубьев их затачивают напильниками или надфилями, придавая им остроту и сохраняя их параметры: величины углов, шаги и высоты. Зубья продольных пил, в которых угол