Введение Актуальность темы обусловлена повсеместным распространением ленточнопильного оборудования в лесопилении и деревообработке. Особенно остро вопрос точности и качества распила стоит перед малыми и средними предприятиями, для которых каждая единица продукции напрямую влияет на экономическую эффективность. В отличие от циркулярных пил, ленточные пилы обладают рядом преимуществ, таких как малая ширина пропила и высокая производительность при работе с крупными заготовками. Однако эти преимущества могут быть нивелированы такими дефектами, как волнистость поверхности распила, вызванными несовершенством геометрических параметров инструмента и его подготовки.Ключевой проблемой, с которой сталкиваются операторы, является неустойчивость пилы в пропиле, приводящая к образованию «волны» на поверхности пиломатериала. Исследования показывают, что более 90% случаев возникновения волны связаны с некачественной разводкой зубьев, а еще 5% – с заточкой. Это доказывает, что геометрия пилы – не теоретический параметр, а прямой фактор, влияющий на рентабельность производства.Степень научной разработанности проблемы достаточно высока. Ведущие производители, такие как Wood-Mizer, много лет инвестируют в исследования оптимальной геометрии пильного полотна, разрабатывая специализированные профили зубьев для различных пород древесины [1].В научной и отраслевой литературе подробно описаны основные геометрические параметры: передний и задний углы, шаг зуба, высота зуба и радиус в его основании, а также развод – и их влияние на процесс резания. Существуют конкретные рекомендации по выбору углов заточки в зависимости от твердости обрабатываемой древесины.Одним из основных преимуществ малогабаритных горизонтальных ленточнопильных станков перед лесопильными рамами является обеспечение узкого пропила благодаря тонкой ленточной пиле. Но на основе предварительных исследований толщины выпиливаемых досок установлено, что пропил имеет значительную волнистость по длине пиломатериала. Непрямолинейность траектории движения ленточной пилы в процессе пиления обусловлена влиянием ряда факторов, определяемых динамической системой «станок-инструмент-заготовка» (СИЗ) [2, 21]. Непрямолинейность или волнистость пропила может приводить и к значительной разнотолщинности досок, тем самым к увеличению потерь древесины при последующей операции механической обработки. В связи с чем, снижение волнистости и разнотолщинности пиломатериалов при раскрое бревен является актуальной задачей.Волнистость древесины представляет собой явление, при котором на поверхности материала наблюдаются периодические изменения толщины распила. Это явление связано с колебаниями инструмента, используемого для резки, и может значительно повлиять на качество конечного продукта. Волнистость определяется как результат взаимодействия механических и технологических факторов, которые приводят к неравномерности обработки материала.В основе механизма образования волнистости в процессе пиления древесины является вибрация ленточной пилы. Вибрации могут быть вызваны неравномерным распределением нагрузки на инструмент, а также дефектами в конструкции оборудования. Колебания создают периодические изменения в траектории движения пилы, что и приводит к образованию волнистости на поверхности древесины. Изменение траектории пилы в пропиле зависит и от усилия натяжения полотна пилы на что указывают [6,13], а также конструкции привода ленточной пилы, на что указывается в работе. [17].В работе [5] повышение работоспособность ленточной пилы достигается за счет равномерного распределения компенсирующих напряжений в материале инструмента по всему массиву миниполосового участка, за счет формирования однородного поля внутренних остаточных компенсирующих напряжений в полотне ленточной пилы теплофизическим методом.Параметры распиловки, такие как скорость, угол и глубина реза, взаимно влияют на процесс формирования волнистости, сочетание высокой скорости резания с оптимальным углом может значительно улучшить качество поверхности древесины. При этом недостаточная толщина срезаемого слоя может снизить эффективность процесса резания.Скорость резания является одним из ключевых параметров, влияющих на образование волнистости. При увеличении скорости резания от 15 до 60 м/с, можно достичь более ровного распила. Однако чрезмерное увеличение скорости может привести к перегреву пилы, что негативно сказывается на качестве резания. Таким образом, выбор подходящей скорости является важным аспектом минимизации волнистости. Эти данные хорошо согласуются с исследованиями, представленными в работах [6,8 ,22].Глубина срезаемого слоя влияет на распределение напряжений в древесине во время распиловки, что, в свою очередь, оказывает существенное влияние на образование волнистости. Однако, увеличение глубины реза повышает вероятность возникновения внутренних напряжений, способных вызвать деформацию поверхности.Большое влияние на величину волнистости оказывает плотность древесины. В работе [8] отмечено, что при резании мягкой древесины возникают более сложные явления по сравнению с резанием более плотной. Это связано с более интенсивным трением полотна пилы в пропиле и резца о стружку и древесину. Ширина пилы обеспечивает оптимальный баланс между гибкостью и её устойчивостью в пропиле. Использование более широких пил предпочтительно для распиловки бревен из твёрдых пород древесины, а менее широких – для мягкой древесины.Свойства древесины, такие как плотность и влажность, имеют значительное влияние на процесс распиловки и могут способствовать образованию волнистости. Породы древесины с высокой плотностью, больше подвержены этому явлению. Это объясняется тем, что такие материалы создают повышенное сопротивление инструменту, что, в свою очередь, усиливает вибрации и колебания пилы. Качество выпиливаемых пиломатериалов зависит и от размерных характеристик сырья. Рациональный выбор схемы раскроя бревна позволяет минимизировать влияние вибраций на качество конечного продукта. В работах [3,11], Табенкин, А.Н. [17], показано, что плотность распиливаемой древесины и сила резания оказывают влияние и на шероховатость пиломатериалов.Точность раскроя является основным показателем качества работы ленточной пилы. Форма зубьев пилы при этом имеет определяющую роль. Форма ленточной пилы, включая профиль её зубьев, оказывает значительное влияние на качество обработки древесины. Это особенно важно при распиловке древесины мягких пород. По данным исследований [14,17], форма зубьев пилы оказывает влияние на глубину пропила и угол атаки, что также сказывается на конечном результате обработки. Установлено, что качество процесса резания и оптимальность выбранного режима на ленточно-отрезном станке наиболее точно характеризуется получаемой в результате пиления стружкой.Форма зубьев пилы способствует высокой точности распиловки, что особенно актуально в условиях промышленного производства и поиск рациональной формы и геометрических параметров зубьев является актуальным направлением исследований [9, 12].Процесс резания древесины также зависит от геометрии режущего инструмента, что показано в работах [8, 10]. Важно учитывать, что в процессе пиления ленточными пилами с зубьями из различных материалов и с различной геометрией схема сил резания и деформаций полотна отличается. По мнению авторов [6,9] именно это позволяет достичь оптимальных значений стойкости инструмента. Конструкция с выпуклым профилем зубьев, отличающаяся, как угловыми параметрами, так и формой впадины с увеличенным радиусом изгиба, способствует эффективному удержанию и сжатию опилок в пропиле, делая ее наиболее подходящей для обработки древесины мягких хвойных пород отмечено в работах [7,14].Обработка указанных форм зубьев выполняется с использованием автоматизированных станков, предназначенных для заточки ленточных пил. В процессе заточки, важно уделять внимание соответствию профиля и толщины точильного диска в зависимости от параметров зубьев, особенно для зубьев с выпуклой формой (рис. 1б).В большинстве случаев используют конфигурации зубьев для ленточных пил, которые представлены на рис.1.Кроме того, правильный выбор формы зубьев позволяет адаптировать пилу под различные задачи, такие как продольное или поперечное пиление. В проектировании ленточных пил с ребристыми зубьями уделяют внимание увеличению переднего угла зуба γ, так как данный параметр существенно влияет на эффективность процесса пиления. Большой передний угол уменьшает силу, необходимую для проведения процесса резания. Это облегчает тем самым работу резания на пилах малой толщины, что критично для обеспечения их долговечности. Кроме того, такое конструктивное решение минимизирует горизонтальные нагрузки на пилу, предотвращая ее смещение или соскальзывание со шкивов в процессе эксплуатации.Вместе с тем, увеличение переднего угла γ необходимо координировать с характеристиками обрабатываемой древесины и существующими стандартами на прочность режущего элемента. Эта прочность определяется соответствием габаритов режущего элемента и угла заострения β. Угол заострения зубьев ленточных пил необходимо поддерживать в диапазоне от 40 до 55 градусов, что напрямую зависит от величины твердости распиливаемой древесины. В табл. 1 представлены значения углов заострения для зубьев, зависящие от технологических характеристик обрабатываемой древесины.  Рисунок 1. Конфигурации зубьев ленточных пил:а - зуб типовой пилы; б - зуб экспериментальной пилыFigure 1. Configurations of band saw teeth:a - typical saw tooth; b - experimental saw toothURL: собственная композиция авторовSource: author’s composition  Угол заточки зубьев ленточной пилы имеет ключевое значение для обеспечения качественного распила, поскольку неправильный угол может привести к увеличению отходов древесины, снижению точности обработки и ухудшению общего качества пилопродукции. Правильный выбор угла заточки зубьев пил может существенно повысить качество процесса пиления за счет уменьшения износа инструмента. Эти выводы подтверждаются данными отраслевых исследований C. Donner (2019) [19].  Таблица 1Угловые параметры профилей зубьев для полотен ленточных пилTable 1Angular parameters of tooth profiles for band saw bladesТип зубьев пилыSaw tooth typeПередний угол, γFront angle, γУгол заострения, βAngle of sharpening, βЗадний угол, αBack angle, αУгол резания, δCutting angle, δОбласть примененияScope of application ПрямойDirect20-1550-552070-75Для древесины твердых пород и мерзлой или сучковатой древесиныFor hardwood and frozen or knotty woodС выпуклостьюWith a bulge30402060Для древесины мягких (хвойных) породFor softwood (coniferous)  Анализ влияния углов заточки на точность распила показал, что этот параметр определяет не только качество обработки, но и производительность пиления, как показано в работах [10,16]. Повышение угла заточки увеличивает силу резания, что, в свою очередь, вызывает отклонение от заданных размеров пиломатериалов. При малых углах заточки уменьшается сопротивление материала, что способствует более плавному резанию, но при этом увеличивается износ режущей кромки. Напротив, большие углы заточки обеспечивают более устойчивую геометрию зубьев, но требуют большей силы резания. Следовательно, выбор угла заточки является компромиссом между точностью, долговечностью инструмента и усилием резания. В работе Прокофьева Г.Ф., Коваленко О.Л. (2023) [23] отмечается, что для продолжительной и надежной эксплуатации ленточных пил необходима их регулярная заточка не только для обеспечения требуемой остроты зубьев, но и для обточки межзубовых впадин с целью удаления дефектного слоя, образующегося из-за усталостных явлений.Угол резания также оказывает существенно влияние на процесс образования волнистости. При недостаточно малом угле реза возрастает риск деформации древесины, в то время как чрезмерный угол может увеличить волнистость, а также образование разрывов и неровностей на поверхности пиломатериалов, особенно мягких древесных пород , о чем отмечено в работе [22].Согласно действующим стандартам, качество пиломатериалов оценивают по показателям шероховатости поверхности и разнотолщинности. В этих стандартах не предусмотрены критерии оценки погрешности толщины досок вследствие волнистости пропила, поскольку они были разработаны для технологии распиловки бревен на лесопильных рамах. Однако, на практике при распиловке лесоматериалов на ленточнопильных станках необходимо дополнительно осуществлять контроль и оценку геометрических размеров выпиливаемых пиломатериалов по величине их волнистости. Данный показатель является основным для определения номинальной толщины пиломатериалов.Исследование факторов, влияющих на образование волнистости древесины при распиловке ленточными пилами, а также анализ методов её минимизации, позволит разработать рекомендации для повышения качества древесной продукции. Таким образом, представляется целесообразным провести исследование технологической точности распиловки бревен ленточной пилой на горизонтальном ленточнопильном станке, с целью определения критериев оценки волнистости поверхностей досок и основных факторов влияния на прямолинейность пропила.Стандартизация форм зубьев, предусмотренная отраслевыми нормами, обеспечивает универсальность применения пил и их совместимость с различными станками, что повышает эффективность деревообрабатывающих процессов. Рациональное сочетание ширины и формы ленточной пилы является важным фактором для достижения высокой точности и качества распила. Использование пил с подходящей шириной и формой зубьев позволяет снизить энергозатраты на пиление до 15 %, а также уменьшить износ инструмента, как указывается в работе [15].Материалы и методыЭкспериментальные исследования проводились на малогабаритном горизонтальном ленточнопильном станке модели «Спектр 70» производства ООО «Спектр» (Российская Федерация), представленном на рисунке 2. Конфигурация режущего инструмента для обработки древесины соответствовала требованиям ГОСТ 6232-77.Анализ волнистости поверхности пиломатериалов осуществлялся на выборке досок, полученных в результате продольной распиловки сосновых бревен длиной 3,0 м со средним диаметром 31±1 см. Сравнительные испытания проводились с применением двух типов ленточных пил: серийного образца марки Banholzer и экспериментального инструмента.Параметры контрольного пильного полотна составляли:37.  геометрические размеры: 5300×35×1,2 мм;38.  кинематические характеристики: шаг зубьев 7,8 мм;39.  геометрия режущей кромки: угол заострения β=53°, передний угол γ=15°, задний угол α=22°;40.  параметры разводки: поочередный развод зубьев на величину 0,6 мм.Экспериментальный образец пилы, конструкция которого защищена патентом РФ № 2817850, демонстрирует повышенные технологические характеристики при обработке древесины, обеспечивая соответствие качества пилопродукции нормативным требованиям ГОСТ 24454-80 и ГОСТ 2695-83. Визуальное представление экспериментального инструмента приведено на рисунке 3.   Рисунок 2. Выпиловка пиломатериалов на горизонтальном ленточнопильном станке «Спектр 70»Figure 2. Sawing lumber on the horizontal band saw machine "Spectr 70"URL: Собственное фото авторовSource: Authors' own photo Рисунок 3. Конструктивные и геометрические характеристики экспериментальной ленточной пилы:1 –ширина полотна пилы без учета высоты зуба; 2 - толщина полотна пилы; 3 - ширина пилы с учетом высоты зуба; 4 - развод зубьев пилы; 5 - высота зуба пилы; 6 - шаг зубьев; 7 - радиус кривизны основания канавки; 8 - расстояние от вершины зуба до дна канавки; 9 - передняя поверхность зуба; 10 - задняя поверхность зуба; 11 - задний угол зуба; 12 - передний угол зубаFigure 3. Design and geometric characteristics of the experimental band saw: 1 - saw blade width excluding tooth height; 2 - saw blade thickness; 3 - saw width taking into account tooth height; 4 - saw tooth set; 5 - saw tooth height; 6 - tooth pitch; 7 - groove base curvature radius; 8- distance from tooth top to groove bottom; 9 - tooth front surface; 10 - tooth back surface; 11 - tooth back angle; 12 - tooth front angleURL: собственная композиция авторовSource: author’s composition Полотно экспериментальной ленточной пилы имело параметры: длина 5300 мм, ширина 35,5 мм (поз. 3), ширина без учета высоты зубьев 28 мм (поз. 1), толщина полотна 1 мм (поз. 2), шаг зубьев 7,39 мм (поз. 6), c разводом зубьев на сторону 0,6 мм (поз. 4), количество зубьев на один дюйм длины полотна пилы 7 шт., радиус кривизны основания канавки 5,3 мм (поз. 7), расстояние от вершины зуба до дна канавки 7 мм (поз. 8). Экспериментальный вариант конструкции ленточной пилы имел, чередующиеся основные зубья (2), выполненные прямозаточенными, и подрезные зубья (3), являющиеся сглаживающими и выполненные косозаточенными. Разность высот между основными и подрезными зубьями составляет 0,5 мм. Между основными и подрезными зубьями расположены направляющие зубья (4), высота которых равна высоте основных зубьев. Направляющие зубья выступают за пределы наружного контура ленточной пилы на величину упругого восстановления волокон древесины, равную 0,1-0,2 мм, и имеют угол бокового радиального поднутрения 40 мин. Зубья с переменным шагом развода способствуют уменьшению вибраций, что делает распил более гладким и точным. Конфигурация параметров зубьев экспериментальной пилы: высота зубьев 7,22 мм (поз. 5), передний угол γ = 14° (поз. 12), угол заострения β = 40°, задний угол α = 36° (поз. 11), передняя поверхность зуба 0,6° (поз. 9), задняя поверхность зуба 0,6° (поз. 11). Скорость подачи суппорта для двух вариантов пилы составила: начальная – 0,8 м/мин, рабочая – 2,2 м/ мин, скорость резания составила 35 м/с. Раскрой бревен производили острой пилой. Исследования волнистости поверхности пиломатериалов проводили на партии досок, выпиленных из сосновых бревен длиной 3,0 м и диаметром 30-32 см. Схема раскроя бревен представлена на рис. 4. Толщина слоя b′ соответствует максимальной высоте неровностей (волн) пропила. Согласно [5], для оценки точности толщины распила измеряют толщину доски в нескольких точках (рис.6). Таким способом нельзя установить величину погрешности формы пропила, поскольку результат включает в себя высоту неравенств двух смежных пропилов (рис. 6, а).Следовательно, нужно ввести новый показатель точности, который позволил бы определять величину кривизны пропила и был простым для измерения в производственных условиях.  Рисунок 4. Схема раскроя бревнаFigure 4. Log cutting diagramURL: собственная композиция авторовSource: author’s composition