Noże zębate należą do grupy precyzyjnych narzędzi tnących stosowanych w procesach, gdzie wymagana jest wysoka kontrola przebiegu cięcia przy ograniczonej sile skrawania. Charakteryzują się krawędzią roboczą z uformowanymi zębami o określonym skoku (TPI), geometrii i kącie natarcia, które umożliwiają punktową inicjację cięcia. Taka konstrukcja pozwala skutecznie rozdzielać materiały elastyczne, wielowarstwowe lub spienione, minimalizując ich rozciąganie, zgniot oraz lokalne nagrzewanie.
Prawidłowy dobór parametrów uzębienia – liczby zębów na cal, profilu i symetrii – ma kluczowe znaczenie dla jakości krawędzi, trwałości narzędzia i stabilności całego procesu cięcia.
Czym są noże zębate i gdzie znajdują zastosowanie?
Noże zębate (często nazywane też ostrza ząbkowane) to ostrza, których krawędź robocza ma równomiernie rozmieszczone zęby. Każdy ząb to mała jednostka tnąca – inicjuje nacięcie i oddziela włókna lub warstwy materiału. W praktyce oznacza to, że nóż zębaty nie „przycina” materiału całą linią ostrza naraz, ale „wgryza się” w niego punktowo.
To rozwiązanie ma kilka ogromnych zalet:
- materiał mniej się rozciąga i nie deformuje podczas cięcia,
- zmniejsza się tarcie i temperatura,
- a sama linia cięcia jest czystsza i stabilniejsza przy dużych prędkościach.
Dlatego noże zębate stosuje się w bardzo różnych branżach:
- opakowaniowej – do folii, laminatów, taśm, etykiet;
- tekstylnej i włóknin technicznych – do tkanin, siatek, dzianin;
- tworzyw sztucznych i pianek – gdzie materiał bywa elastyczny i podatny na zgniot;
- gumy i uszczelki – gdzie klasyczne ostrze ślizga się zamiast ciąć;
- przemysł spożywczy i higieniczny – do foli spożywczej, włóknin filtracyjnych i opakowań miękkich.
Warto zauważyć, że w wielu z tych zastosowań noże zębate działają w ruchu ciągłym – na przykład w liniach przewijania lub cięcia rotacyjnego – dlatego oprócz ostrości liczy się też stabilność geometrii i wyważenie ostrza.
Dlaczego zęby tną lepiej niż gładkie ostrze?
W przeciwieństwie do ostrzy o krawędzi gładkiej, noże zębate inicjują proces cięcia w sposób punktowy, a nie liniowy. Każdy ząb działa jak oddzielna strefa skrawania, lokalnie koncentrując nacisk i naprężenia ścinające w małym obszarze materiału. Dzięki temu uzyskuje się wyraźnie niższą siłę wejścia w cięcie oraz mniejsze odkształcenia sprężyste i plastyczne w strefie kontaktu.
Podczas pracy gładkie ostrze ma tendencję do ślizgania się po powierzchni materiałów elastycznych lub gładkich, co powoduje ich rozciąganie i niestabilność toru cięcia. Zęby natomiast przenoszą nacisk w sposób przerywany, co umożliwia szybkie „zakotwiczenie” ostrza w strukturze medium i inicjację pęknięcia w kontrolowanych punktach.
Efektem takiej mikrogeometrii jest redukcja całkowitej siły skrawania, mniejsze tarcie, ograniczone nagrzewanie krawędzi oraz większa powtarzalność cięcia przy wysokich prędkościach linii. W praktyce przekłada się to na czystszą krawędź, dłuższą trwałość ostrza i zmniejszone ryzyko uszkodzenia materiału lub jego rozwarstwienia.
Ważne parametry noży zębatych: TPI, geometria, symetria uzębienia
Dobór noża zębatego opiera się na trzech podstawowych czynnikach: liczbie zębów na jednostkę długości (TPI – teeth per inch), kształcie pojedynczego zęba oraz symetrii uzębienia. Każdy z tych parametrów ma bezpośredni wpływ na charakterystykę procesu skrawania, jakość powierzchni ciętej i trwałość narzędzia.
Liczba zębów na cal (TPI)
TPI określa gęstość uzębienia na długości krawędzi tnącej. Wyższa liczba zębów (np. 13–16 TPI) oznacza drobniejsze uzębienie i mniejszy odstęp między punktami skrawania, co przekłada się na gładsze, precyzyjniejsze cięcie oraz mniejsze obciążenie jednostkowe każdego zęba. Takie rozwiązanie stosuje się głównie przy obróbce cienkich folii, włóknin i laminatów o małej grubości.
Niższe TPI (np. 8–10 TPI) oznacza ząb głębszy i bardziej agresywny, który efektywnie usuwa materiał z miękkich lub elastycznych struktur, takich jak pianki, guma czy tworzywa spienione. W tym przypadku uzyskuje się większą prędkość cięcia kosztem nieco wyższej chropowatości krawędzi.
Optymalny dobór TPI jest zawsze kompromisem pomiędzy wydajnością a jakością powierzchni, zależnym od rodzaju materiału, jego grubości i prędkości liniowej procesu.
Geometria zęba
Kształt zęba decyduje o sposobie inicjacji i przebiegu cięcia. Najczęściej stosuje się profile trójkątne, hakowe, faliste lub kombinowane.
- Profil trójkątny zapewnia liniowe, precyzyjne cięcie z minimalnym odkształceniem powierzchni materiału.
- Profil hakowy charakteryzuje się większym kątem natarcia, co ułatwia penetrację miękkich i elastycznych mediów oraz redukuje poślizg ostrza.
- Profil falisty równoważy siły skrawania, ograniczając ciągnięcie cienkich folii i poprawiając płynność procesu.
Parametry mikrogeometrii zęba – takie jak kąt natarcia, kąt przyłożenia, promień wierzchołka czy głębokość rowka międzyzębnego – dobiera się w zależności od rodzaju materiału, kierunku przesuwu oraz wymaganej jakości krawędzi. W zastosowaniach przemysłowych noże zębate często wykonuje się według indywidualnych rysunków technicznych, uwzględniających te wartości.
Symetria uzębienia
Uzębienie może być symetryczne lub asymetryczne, w zależności od kierunku pracy narzędzia.
Symetryczne profile zębów umożliwiają obustronne cięcie i są stosowane w procesach, gdzie kierunek przesuwu materiału zmienia się lub nie ma znaczenia technologicznego.
Asymetryczne uzębienie jest projektowane pod określony kierunek pracy – jeden bok zęba ma wówczas inny kąt natarcia, co pozwala zoptymalizować warunki wejścia w materiał, zmniejszyć drgania oraz uzyskać czystszą i stabilniejszą linię cięcia.
Dobór noża zębatego do materiału
Każdy materiał zachowuje się przy cięciu inaczej.
Dlatego warto znać podstawowe wytyczne:
Folie i laminaty
- Drobne uzębienie (13–16 TPI)
- Profil falisty lub lekko hakowy
- Powłoka TiN lub DLC, żeby ograniczyć przywieranie
- Grubość ostrza – jak najmniejsza, by nie deformować materiału
Pianki i spienione tworzywa
- Głębszy ząb (8–10 TPI)
- Profil hakowy, który „chwyta” miękką strukturę
- Ostrze grubsze, stabilne, by nie ulegało drganiom
Włókniny, tekstylia, siatki
- 10–13 TPI, profil ostry lub lekko falisty
- Kluczowa jest ostrość – każde stępienie powoduje strzępienie krawędzi
- Warto rozważyć regenerację częściej niż przy foliach
Guma i tworzywa elastyczne
- 8–10 TPI, ząb asymetryczny
- Nóż musi się „wgryźć” w powierzchnię – zbyt drobne uzębienie może się ślizgać
- Dobrze sprawdzają się powłoki antyadhezyjne
Formy i mocowanie – nie tylko proste ostrza
W zależności od maszyny i rodzaju cięcia, noże zębate występują w różnych formach:
- Krążkowe (rotacyjne) – tną w ruchu obrotowym, często w parach z przeciwnożem. Idealne do folii i włóknin w liniach ciągłych.
- Proste (listwowe) – używane w cięciach poprzecznych, np. przy odcinaniu arkuszy lub worków.
- Segmentowe – składają się z wymiennych odcinków roboczych, co ułatwia serwis i ogranicza przestoje.
Każda forma może być dostosowana do konkretnego systemu mocowania – dlatego przy zamówieniu zawsze warto podać oznaczenie maszyny i typ uchwytu.
Szukasz noży zębatych do swojej aplikacji?
W Cutman Knives projektujemy noże zębate na wymiar, dopasowując uzębienie do materiału, prędkości linii i systemu mocowania. Oferujemy też regenerację i doradztwo techniczne.
Skontaktuj się z nami, aby dobrać rozwiązanie idealne do Twojej produkcji.
