Пила

<час />

Фон

Пила - это ручной инструмент с зубчатым лезвием, используемый для резки твердых материалов, таких как дерево или кость. Они являются одними из самых старых известных инструментов. Инновации, сделанные за тысячи лет, все еще присутствуют в современных, серийно выпускаемых экземплярах.

Первые кремневые пилы появились в эпоху раннего палеолита, между 60000 и 10000 <малыми> до н.э. Пилы по камню и композитные пилы, сделанные из каменных лезвий или «микролитов», вставленных в костяную рукоять, также были сделаны в это время. Первые металлические лезвия стали возможны благодаря открытию меди около 4000 лет назад.

Когда начался железный век, более слабые медь и бронза были выброшены, и наконец стали возможны зубчатые зубы. В конце концов стало очевидно, что увеличение числа зубьев пилы повышает эффективность ее использования. Маленькие пилы использовались для столярных работ, а азиатские пилы специально использовались древними египтянами. Иероглифы, обнаруженные на египетских памятниках, свидетельствуют об использовании египтянами пилы в своих методах изготовления мебели. В конструкцию пилы были внесены изменения в соответствии с предполагаемым применением пилы. Например, разнесенные зубья позволяли пиле выполнять роль граблей после хода резания, удаляя опилки из проявляющегося «ядра» или реза.

Пилы продолжали совершенствоваться по мере развития инноваций в металлургии. Леонардо да Винчи изобрел пилу для мрамора в пятнадцатом веке, и многие разработчики в Европе и за рубежом воспользовались преимуществами усовершенствования стали, чтобы создать лучшую режущую кромку. На протяжении семнадцатого века самые сильные лезвия оставались самыми узкими. Луковая пила, названная так из-за структурного сходства с луком и стрелами, продолжала оставаться популярной из-за этого ограничения. Популярность пилы с деревянным каркасом среди первых европейских поселенцев в Америке объяснялась нехваткой металла в колониях в то время, а также отсутствием широкого проката из стали.

С наступлением промышленной революции стали производиться более прочные и долговечные пилы. Например, в начале восемнадцатого века производились циркулярные пилы различных форм, хотя первый патент в Соединенных Штатах был выдан Бенджамину Камминсу из Нью-Йорка в 1814 году. Сегодня производится большое количество ручных и механических пил для потребительское, а также коммерческое использование.

Сырье

Закаленная высококачественная инструментальная сталь, легированная некоторыми другими металлами, является основным материалом, используемым для изготовления пильного полотна. Раньше ручки изготавливались исключительно из дерева, но современные инструменты также могут изготавливаться из формованного пластика.

Дизайн

Есть три основных типа ручных пил:ножовка, ножовка и широко известная крестовина или продольная пила.

Торцовочная пила режет поперек волокон, а продольная пила - вдоль волокон. Зубья пилы имеют разную форму, чтобы соответствовать различным потребностям. Если угол слишком большой, зубья зацепятся за дерево. Если угол слишком мал, зубы вообще не смогут резаться. Зубья торцовочной пилы имеют более тупой угол наклона, чем у кольцевой пилы, чтобы разрезать Особый тип стали, легированной вольфрамом, производится и раскатывается в полосы. Затем лезвия штампуются из легированной стали на штамповочных станках. Пила отшлифована по техническим условиям. Измерители используются для измерения угла зубьев пилы, который определяет ее эффективность при резке. Затем лезвие затвердевает, и к нему прикрепляется ручка. в древесину, не долбивая ее. И наоборот, режущая кромка пилы расположена под прямым углом к ​​самому полотну, поэтому зубья действуют как маленькие долота. Зубья пилы для твердых пород древесины оптимально расположены под углом 60 градусов, в то время как более мягкие породы древесины необходимо резать с зубьями, установленными под более острым углом, обычно 45 градусов. Для выдержанной и зеленой древесины также необходимы лезвия другой формы. У грубой пилы около пяти зубьев на дюйм (два на см), что лучше всего для резки зеленого или мягкого дерева. Тонкая пила с минимум восемью зубьями на дюйм (два на см) может делать гладкие пропилы в выдержанной твердой древесине, предназначенной для демонстрации, или для более сложных конструкций, таких как «ласточкин хвост».

Производственный
процесс

1. Особый вид стали, легированной вольфрамом, производится и прокатывается на полосы. Толщина полосы определяет толщину готового лезвия и измеряется теми же инструментами, которые используются для измерения проводов.
2. Затем лезвия штампуются из легированной стали на штамповочных станках. Общая форма лезвия ручной пилы сужается от ручки к кончику. Лучшие пилы имеют "корону" или изогнутую режущую кромку, а не прямую, поэтому меньшее количество зубьев контактирует с поверхностью древесины в любой момент времени, когда пила находится в движении. Самые недорогие ножовки имеют одинаковую толщину.
3. Затем лезвие обрабатывается в соответствии со стандартами для оптимального использования. В зависимости от типа пилы могут применяться разные техники. К примеру, торцовочная пила обрабатывается под углом. Задняя часть ручной пилы заточена тоньше зубчатой ​​кромки, чтобы уменьшить трение во время использования. Ручные пилы обычно имеют коническую шлифовку.
4. "Установка" или регулировка зубьев полотна имеет решающее значение для эффективности пилы. , поэтому зубы измеряются датчиком из листовой стали, который анализирует три зуба одновременно. Затем их разрезают и изгибают в разных направлениях. Однако слишком большой угол наклона друг от друга приводит к тому, что пила не режет должным образом.
5. Далее идет закалка. Классическая техника, используемая на протяжении веков, включает удары по лезвию, чтобы сделать его «натянутым», чтобы оно отображало наилучшее сочетание жесткости и гибкости. Возможны многие варианты. Сегодня профессиональные ножовки закалены во всем, а у домашних - только зубья.
6. На закаленное пильное полотно нанесено покрытие для защиты от ржавчины.
7. Наконец, лезвия крепятся к отдельно изготовленным ручкам, изготовленным методом литья под давлением.

Контроль качества

Американский национальный стандарт предназначен для регулирования набора лезвий для обеспечения безопасности, а также для оптимального использования, поскольку плохо сделанная пила может представлять опасность. Полотна для ножовки с 24-32 зубьями на дюйм (10-13 зубцов на см) должны быть установлены волнистыми. Для других типов пил требуется «набор граблей», в котором каждый третий зуб не расставлен. Состав используемого металла также регулируется. Стандартное стальное лезвие, чтобы его можно было так назвать, не может содержать более 1,25% сплава. Для промышленных и мощных пил лезвие из быстрорежущей стали должно выдерживать температуру до 1000 ° F (537,78 ° C).

Будущее

Благодаря такому удобному в использовании программному обеспечению для оптимизации, как автоматизированное проектирование (САПР), проводятся эксперименты с усовершенствованиями, которые могут замедлить воздействие повторяющихся движений на пользователя ручной пилы. «Кумулятивным травматическим расстройствам», как их называют в данной области, необходимо противодействовать с помощью эргономических исследований. Цели включают в себя распространение воздействия пилы на большую площадь, уменьшение необходимости в резких корректирующих движениях и улучшение посадки ручки, чтобы избежать неудобного положения кистей и рук. Испытательные группы добровольцев используются для оценки потребностей потребителей, а профессиональные пользователи тестируют прототипы разрабатываемых продуктов.

Тот же подход применяется к совершенствованию как крупных, так и малых электроинструментов. Автоматизированное производство (CAM), компьютерно-интегрированное производство (CIM) и числовое управление (NC) позволяют производителям пил сокращать отходы и повышать эффективность. Круглопильные станки в деревообрабатывающей промышленности были заново изобретены с помощью анализа методом конечных элементов. Корпорация Saw Paw из Пенсильвании имеет патенты на цельный твердосплавный хвостовик и биту, пригодные для вторичной переработки. Обтекаемый дизайн направлен на повышение эффективности при увеличении продолжительности жизни, чтобы снизить долгосрочную стоимость использования.