Piły tarczowe, frezy i wały nożowe

WPROWADZENIE

Piły, frezy, głowice frezowe i wały nożowe oraz inne narzędzia skrawające stanowią główne źródło zagrożeń występujących przy maszynowej obróbce drewna. Związane są z nimi przede wszystkim, najczęściej występujące podczas obróbki drewna zagrożenia mechaniczne, takie jak zagrożenie:

skaleczeniem o nieruchome, nieosłonięte narzędzie,

obcięciem palców rąk przez pracujące (najczęściej obracające się) narzędzie,

odrzutem przedmiotu obróbki w stronę operatora wskutek nagłego wzrostu sił skrawania lub zakleszczenia się narzędzia (piły tarczowej) w materiale,

porwaniem i przerzuceniem przez obracające się narzędzie, w stronę operatora, odciętych fragmentów materiału oraz wiórów,

uderzeniem oderwanych części narzędzia wskutek jego rozpadu lub odłamania się fragmentów noży tnących.

Również zagrożenia niemechaniczne, takie jak zagrożenie poparzeniem, pożarem, hałasem czy drganiami mają ścisły związek z używanymi do obróbki mechanicznej drewna narzędziami. Z tych względów niezmiernie ważne jest stosowanie w budowie narzędzi rozwiązań wpływających na zmniejszenie tych zagrożeń, a tym samym prowadzących do zredukowania poziomu ryzyka oraz zmniejszenia liczby wypadków, zwłaszcza tych najcięższych.
Stosowane do maszynowej obróbki drewna narzędzia mogą stanowić część obrabiarki, jak na przykład wały nożowe strugarek. Wówczas narzędzia te mogą podlegać tzw. ocenie (badaniu) typu wraz z obrabiarką. Dzieje się tak w przypadku tych rodzajów obrabiarek do drewna, które wymieniono w załączniku IV Dyrektywy 98/37/CE (zastępującej Dyrektywę 89/392/CEE), jako maszyny szczególnie niebezpieczne, podlegające ocenie typu i certyfikacji na znak CE przez jednostkę notyfikowaną w Unii Europejskiej.
W większości przypadków narzędzia są, lub mogą być, stosowane wymiennie w obrabiarkach i wówczas nie podlegają „wprost” wymaganiom Dyrektywy, jednak w przyjętych dotychczas europejskich normach zharmonizowanych, dotyczących np. pilarek tarczowych stołowych i formatowych oraz frezarek pionowych dolnowrzecionowych znajdują się wymagania mówiące o konieczności umieszczenia w instrukcji obsługi tych maszyn informacji, że stosowane w nich narzędzia muszą spełniać wymagania normy europejskiej EN 847-1.
Norma ta, ustanowiona w 1997 roku, zawiera podstawowe wymagania bezpieczeństwa dotyczące pił tarczowych, frezów, głowic nożowych i frezowych oraz wałów nożowych. Wymagania tej normy stanowią podstawę badania wału nożowego, podczas oceny typu strugarki dokonywanej przez jednostkę notyfikowaną w UE. W przypadku innych narzędzi do maszynowej obróbki drewna kraje członkowskie stosują własne rozwiązania prawne, np. Niemcy wprowadzili od 1998 roku obowiązek stosowania frezów i głowic frezowych ze znakiem BG-TEST, który jest równoznaczny ze spełnianiem przez te narzędzia wymagań normy EN 847-1.

WYMAGANIA

Wymagania stawiane narzędziom i ich elementom można pogrupować na dotyczące:

kształtu i wymiarów

wyważenia statycznego i dynamicznego

badań dynamicznych (testy wirowania oraz odrzutu)

oznakowania

instrukcji dla użytkownika

Kształt i wymiary

Grupa wymagań dotyczących geometrii narzędzi obejmuje również mocowanie noży w korpusach oraz wzajemne mocowanie narzędzi wchodzących w skład zespołów narzędziowych.
Zgodnie z normą w głowicach nożowych, frezowych oraz wałach nożowych należy stosować kształtowe zamocowanie noży, np. za pomocą kołka (dla szerokości roboczej narzędzia do 30 mm) lub kołków (dla większych szerokości roboczych). Wyjątkowo dopuszcza się stosowanie zamocowania tarciowego w następujących przypadkach:

w wałach nożowych strugarek wyrówniarek i grubiarek o szerokości roboczej do 150 mm;

w wałach i głowicach nożowych stosowanych w obrabiarkach z wbudowanym posuwem;

w głowicach rozdrabniarek (rębarek oraz skrawarek wiórów).

W przypadku narzędzi będących częściami składanymi zespołów narzędziowych (np. zestawów frezów ścinowych), które samodzielnie nie spełniają wymagań dla narzędzi przeznaczonych do obrabiarek z ręcznym posuwem, powinny być one tak skonstruowane, aby zapobiec samodzielnemu użyciu ich narzędzi składowych – np. poprzez odpowiedni występ (kołek) w powierzchni czołowej piasty wchodzący w zagłębienie innego współpracującego narzędzia składowego, a uniemożliwiający zamocowanie pojedynczego narzędzia składowego .
Jeśli wzajemny obrót części składowych zestawu narzędziowego może spowodować ich kolizję i uszkodzenie krawędzi tnących narzędzi składowych, powinny być one zabezpieczone przed obrotem względem siebie, np. przez odpowiednie ukształtowanie powierzchni piasty – jak to opisano powyżej.
Norma określa również, dla różnych stosowanych materiałów minimalne grubości noży i wymaganą powierzchnię ich mocowania w głowicach.
Określone są maksymalne tolerancje dla otworów do mocowania w piłach tarczowych (H8) oraz w narzędziach nasadzanych (H7), a także średnica, bicie czołowe (maksymalnie 0,02 mm) oraz odchyłki równoległości płaszczyzn czołowych piast narzędzi nasadzanych (również maksymalnie 0,02 mm).
W przypadku narzędzi o masie przekraczającej 15 kg, producent zobligowany jest przewidzieć bezpieczny sposób ich przenoszenia i wymiany (np. uchwyty transportowe).
Inne wymagania związane z geometrią narzędzi dotyczą kształtu i wymiarów narzędzi, kątów przyłożenia, wystawania krawędzi tnącej noża poza obrys korpusu narzędzia oraz maksymalnej dopuszczalnej szerokości rowka wiórowego w zależności od średnicy narzędzia.

Wyważenie statyczne i dynamiczne

Wyważenie statyczne, zgodnie z normami EN 859, EN 860 i EN 861, dotyczącymi strugarek sprowadza się do takiego doboru noży i akcesoriów służących do ich zamocowania w korpusie wału (listew dociskowych, śrub itp.), aby masa poszczególnych kompletów różniła się nie więcej, niż o 0,25%.
Wyważenie dynamiczne określone jest za pomocą tzw. klasy niewyważenia G.

G =

gdzie: n - prędkość obrotowa [min^-1]
e_dop. – niewyważenie [g*mm/kg]
Powinna ona wynosić minimum:
G 6,3 dla korpusów wałów nożowych strugarek wyrówniarek i wyrówniarko-grubiarek
G 16 dla narzędzi pojedynczych oraz korpusów narzędzi składanych
G 40 dla narzędzi składanych i zespołów narzędziowych
Wymagania te są dość łagodne i narzędzia uznanych producentów są przeważnie wyważane o jedną, dwie klasy wyżej.

Testy wirowania i odrzutu

Test wirowania przeprowadzany jest w celu sprawdzenia odporności narzędzi składanych na wysunięcie noży lub rozpadnięcie się narzędzia pod wpływem sił odśrodkowych przy wirowaniu z prędkością dopuszczalną oraz większą od dopuszczalnej.
Test odrzutu umożliwia eliminację narzędzi, których konstrukcja (kształt) stwarza duże zagrożenie odrzutem. Narzędzia spełniające wymagania tego testu powodują również mniejsze urazy przy bezpośrednim kontakcie podczas pracy z dłonią operatora, niż te, które tego testu nie spełniają.
W normie znajdują się również inne wymagania. Ich zestawienie w odniesieniu do badanych narzędzi przedstawiono poniżej.

Wymagania	Badane narzędzia
Sposób zamocowania	Głowice frezowe, wały nożowe, zespoły narzędziowe
Grubość noża, szerokość mocowania	Narzędzia składane
Tolerancja średnicy	Otwory w narzędziach nasadzanych
Średnica, bicie czołowe, odchyłki równoległości	Piasty
Uchwyty transportowe	Narzędzia powyżej 15 kg
Kształt oraz wymiary	Korpusy narzędzi składanych
Szerokość rowka wiórowego	Frezy, głowice frezowe, wały nożowe
Kąty przyłożenia	Frezy, głowice frezowe, wały nożowe
Wystawanie krawędzi tnącej	Frezy, narzędzia składane, narzędzia wchodzące w skład zespołów narzędziowych
Tolerancja masy	Noże oraz elementy dociskowe (listwy i śruby) wałów nożowych
Wyważenie dynamiczne	Piły tarczowe, frezy, korpusy narzędzi składanych, głowice frezowe, wały nożowe, zespoły narzędziowe
Test wirowania z prędkością dopuszczalną oraz większą od dopuszczalnej	Narzędzia składane
Test odrzutu	Frezy, głowice frezowe o średnicy > 70 mm (nie dotyczy frezów trzpieniowych)
Oznakowanie	Piły tarczowe, frezy, głowice frezowe, wały nożowe, noże i ograniczniki posuwu (deflektory)
Informacja dla użytkownika	Piły tarczowe, frezy, korpusy narzędzi składanych, głowice frezowe, wały nożowe, zespoły narzędziowe

Warto zaznaczyć, że w 1999 roku Polski Komitet Normalizacyjny wdrożył normę EN 847-1 w naszym kraju, jako PN-EN 847-1: 1999 Narzędzia do drewna – Wymagania bezpieczeństwa – Frezy i piły tarczowe.
Stosowanie narzędzi wykonanych zgodnie z wymaganiami tej normy może w znacznym stopniu przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa podczas obsługi maszyn z tymi narzędziami, przez obniżenie liczby wypadków oraz zmniejszenie ich skutków.