Родственники пилы | ТМ 1938-12

В. ВИКТОРОВ и М. МАТВЕЕВ

Почему пилит пила?

Едва ли многие из тех, кому приходилось в домашнем обиходе пользоваться этим скромным инструментом, задавались таким вопросом. А вопрос небезынтересный.

Принцип, по которому работает самая обыкновенная столярная пила, весьма широко распространен в технике. Среди различных машин и механизмов эта пила имеет немало своих близких и дальних родственников.

Что же роднит простую ножовку или лучковую пилу с лесопильной рамой, циркулярной пилой и даже врубовой машиной?

Возьмите столовый нож и попытайтесь им перепилить дощечку толщиной в сантиметр. Ценой больших усилий вам удастся навести неглубокую бороздку, по мере углубления в материал все труднее будет пилить ножом.

Если эту же операцию проделывать острием перочинного ножа, то дело пойдет гораздо быстрее. Почему? Потому что усилия, прилагаемые к перочинному ножу, сосредотачиваются в его острие, в то время как в столовом ноже они распределяются по всей длине лезвия.

Но дело не только в величине давления, испытываемого лезвием. Огромное значение имеет сила трения боковых стенок распиливаемого материала. Сила трения тем больше, чем больше величина трущихся поверхностей. Столовому ножу приходится преодолевать лобовое сопротивление по всей длине его лезвия. Кроме того, по мере углубления борозды появляется и растет боковое сопротивление.

У перочинного ножа, если действовать его острием, соприкосновение с деревом небольшое, и поэтому сопротивление невелико. Такой перочинный нож можно рассматривать, как пилу с одним зубцом. Если по одной и той же борозде будут следовать друг за другом острия нескольких ножей, то получится пила.

Для того чтобы уменьшить боковое сопротивление распиливаемого материала, пилу разводят, т. е. четные зубья ее отгибают в одну сторону, а нечетные — в другую. Таким образом, канавка, прорезанная зубьями пилы, значительно шире, чем ее полотно. Это приводит к тому, что полотно пилы свободно движется в канале прорези и не испытывает бокового трения.

С пилой человечество знакомо давно. Еще в эпоху каменного века первобытные люди заметили, что острый зазубренный камень режет лучше, чем обычный гладкий каменный нож. В археологических раскопках ученые находили вместе с гладкими кремневыми ножами и зазубренные острые камни, которые, очевидно, играли роль пилы.

Имелись пилы и у первых культурных народов. Например, на египетских рисунках, насчитывающих около трех с половиною тысяч лет, встречаются изображения пильщиков со своим инструментом. Пользовались пилой и древние греки, изготовлявшие этот инструмент из бронзы.

Древнеегипетский рисунок, изображающий пильщика; относится к 1450 г. до н. э.

В прошлом пилы применялись большей частью для распиловки дерева, и форма их на протяжении веков мало видоизменялась. Обычно это была зазубренная пластина, сделанная из бронзы, железа или стали.

С развитием техники, с появлением машин и механизмов пила усложняется и начинает проникать в самые разнообразные отрасли техники. Приспосабливаясь к особенностям выполняемой работы, пила начинает принимать самые причудливые формы.

В домашнем обиходе и столярном ремесле прочно обосновались два вида пил — ножовка и лучковая пила. Кто не знает ножовки, с помощью которой легко и удобно перепиливать тонкие рейки, дощечки и пр.? Лучковая пила выполняет более серьезные операции. Она представляет собой длинную ленту с зубьями. Эта стальная лента с помощью весьма несложного устройства удерживается в натянутом состоянии. Хорошо известна в общежитии и двухручная пила для пилки дров.

В близком родстве с натяжной лучковой пилой состоит лесопильная машина. Ее назначение заключается в том, чтобы продольно распиливать толстые стволы деревьев на доски.

Лесопильная машина имеет раму, на которой натянуто несколько параллельных широких стальных лент с большими зубьями. Расстояние между пилами соответствует толщине выпиливаемых досок. Толстые бревна подаются на тележке непосредственно к раме, которая и приводится в движение. А движения у нее вертикальные — сверху вниз и обратно. Толстое бревно проползает сквозь строй этих пил, и с другой стороны рамы выходят уже готовые доски.

Водяная лесопилка 1607 г. Натянутая ленточная пила двигается сверку вниз и распиливает доски.

Такие лесопильные машины были известны еще в XVII веке. В те времена рама с пилами приводилась в движение силой воды.

По сравнению с ручным трудом лесопильная рама дает большую производительность, но ее недостатком является наличие возвратных движений. Это снижает производительность рамы. Техника же стремится к плавным, непрерывным движениям, наиболее экономным и производительным.

Был найден другой способ распиловки бревен — с помощью ленточной пилы. Вспомним, как вращаются ремни на шкивах. Эти ремни не имеют концов и потому называются бесконечными. Такая же бесконечная по форме ленточная пила вращается, подобно ремню, вокруг двух шкивов все время в одну сторону. Зубья идут по граням этой пилы.

Ленточная пила не имеет возвратного движения.

Ленточная пила весьма удобна и в тех случаях, когда приходится выпиливать фасонные изделия из дерева, фанеры и пр. Полотно ее делают очень узким.

Ленточная пила, ведущая свое начало от лесопильной рамы, в свою очередь породила новые виды машин. Так, по принципу этой пилы построен весьма интересный механизм, который служит для спиливания деревьев с корня. Этот механизм имеет овальной формы полотно, обведенное по периметру цепью Галля. Цепь насажена на полотно таким образом, что может перемещаться по его граням. В звеньях этой цепи имеются остро отточенные зубья, которые при вращении цепи спиливают дерево с корня.

Эта цепная лесопильная пила быстро и легко спиливает деревья и корни.

От этого механизма ведет прямая дорога к цепной врубовой машине, завоевавшей себе прочное место при добыче угля. Принцип действия врубовой машины тот же, что и у лесопильного механизма. Только врубовка имеет более широкие звенья цепи Галля, которая окаймляет вытянутую часть машины — бар. В звенья этой цепи вклепаны прочные зубья, сделанные из лучших сортов стили. С помощью мотора цепь с зубьями приводится в движение, и, прижатая к пласту угля, она как бы впиливается в него, подрубает этот пласт, который затем и рушится.

Таким же способом работает и другая сложная машина, нисколько не похожая на лесопильный механизм или врубовку: это — многоковшовой экскаватор. Как и врубовка, он имеет длинный, плоский хобот — бар, по границам которого перемещается цепь Галля. Только в этой цепи каждое звено имеет в ширину около метра. В звенья вместо зубьев вделаны ковши с заостренными гранями, с помощью которых при передвижении цепи срезывается поверхность земли слой за слоем. Эта земля, подхватываемая ковшами, поднимается вверх и высыпается в бункер. Здесь эта земля — те же «опилки», которые получаются при распиловке дерева.

Так, применив ленточную пилу, удалось избавиться от возвратных движений лесопильной рамы. Но оказалось возможным и другое решение этого же вопроса, решение весьма остроумное. Полотну пилы была придана форма диска. По окружности диска высечены зубья. Так появилась дисковая, или циркулярная, пила. Вместо длинных полотен, натянутых на рамы, стали насаживать на один вал несколько дисковых пил. Между этими пилами оставляли расстояние, соответствующее толщине выпиливаемых досок. Вал с насаженными на него дисковыми пилами получает вращение от мотора.

Легкая переносная циркулярная пила широко применяется в строительных работах.

Дисковая пила также оказалась богата родственниками. По принципу этой пилы работают машины, служащие для массового изготовления деревянных клинышков, применяемых в мебельном производстве. Есть машина, выпиливающая деревянные плитки для брусчатой мостовой. Это весьма производительная машина. В течение рабочего дня она выпиливает 240 тыс. брусков.

Эта машина производит в смену 240 тыс. деревянных брусков для мостовой.

Как в той, так и в другой машине ряд параллельно поставленных дисков распиливает сразу большое количество заготовленных брусков.

Если нужно сделать в каком-либо деревянном изделии фасонную прорезь, то здесь вместо дисковой пилы применяют шарошку. Это тот же диск, только более толстый.

При обработке металлов для выреза различных канавок и фигур применяется своего рода дисковая пила, весьма напоминающая шарошку, — фреза.

Несомненным родственником ленточной пилы является так называемая цилиндрическая пила, полотно которой имеет форму цилиндра. По рабочему кругу этого цилиндра высечены зубцы. Вращаясь вокруг оси, цилиндр своими передними зубьями впиливается в деревянную колоду или широкие доски. Получаются геометрически правильные деревянные круги, которые служат дном или верхней крышкой в бочке. Цилиндрическая пила находит себе применение в бочарном производстве.

Цилиндрическая пила.

Особый интерес представляет совмещение принципа работы дисковой пилы с цилиндрической. Такое совмещение мы находим в колонковом станке, предназначенном для бурения глубоких скважин. Колонковая труба совмещает в своей рабочей части цилиндрическую и дисковую пилы. Дисковые пилы в рабочей части бурового снаряда вращаются вокруг своей оси при общем вращении колонковой трубы.

Буровая штанга. Здесь совмещен принцип цилиндрической и дисковой пилы.

Теперь обратимся к более мелким родственникам пилы. Вспомним серп — сельскохозяйственное орудие, имеющее большую давность. По его закруглённому лезвию также насечены зубья, которыми жнецы «спиливают» с корня стебли с колосьями.

Заглянем на кухню, нет ли здесь родственников нашей пилы. Оказывается, что есть. Это — самая обыкновенная терка. Ее зубцы выбиты по всей плоскости «полотна». В отличие от пилы она во время работы находится в неподвижном состоянии. Движутся по ее зазубренной плоскости «распиливаемые» предметы — картошка, морковь, свекла и т. д.

Совершенно другую форму плоскостной пилы представляет собой напильник. Зубцы у него очень мелкие, но широкие. Здесь уже зазубрена вся плоскость, а не только тонкая линия лезвия, как у пилы.

Напильники — тоже родственники пилы.

Если мы совершим экскурсию на Московский мясокомбинат, то и здесь встретим родственника пилы — электропилу, которая распиливает на отдельные части мясные туши. Электропила работает по принципу ленточной пилы.

А можно ли пилить каменные стены? Оказывается, есть инструмент и для этой цели. Эта своеобразная пила представляет собой тонкую стальную пластинку, на грань которой вместо зубцов нанесены на определенных расстояниях прямоугольные металлические кубики. К боковым граням этих кубиков приварены мелкие крошки сплава «победит». Эта пила отличается от всех прочих пил весьма удивительным свойством: чем больше она работает, тем острее становится.

Происходит это потому, что стальные кубики, к которым приварены крошки сплава, стачиваются и обнажают новые ряды мелких и острорежущих зубцов «победита». Такая пила применяется при сносе домов. Ею распиливают кирпичные стены на отдельные блоки, которые можно использовать для нового строительства.

Обратимся к медицине. Здесь тоже есть пила. Она исполняет роль хирургического инструмента. И оказывается, эту роль она исполняет довольно давно. Среди медицинских инструментов, которыми пользовался величайший врач древней Греции, живший за четыре века до нашей эры, Гиппократ, была обнаружена и хирургическая пила.

Хирургические инструменты великого греческого врача Гиппократа, жившего за четыре века до н. э.

Многочисленны и разнообразны области применения пилы. Человек пилит все — дерево, уголь, кости, металл, кирпичные стены, горные породы, мясные туши. Труд человека облегчает пила.