На диаграмме (рисунок 12.15) различают три участка, соответствующие трем зонам деформирования. Зона I характеризуется упругими деформациями (клетки не теряют устойчивости). Зона II – остаточные деформации; (Еоб + Еу = Sокв b2) зона III – упругие деформации уплотненной древесины

(Еив = S ∆ bb2b1).

Возрастание в зоне I напряжения при переходе в зону II приводит к потере устойчивости клетки одного горизонтального ряда. Они получают значительную остаточную деформацию.

Рисунок 12.15 – Деформирование древесины при резании:

α – угол роста остаточных деформаций; Е – уровень упругих деформаций

Анализ показывает, что с уменьшением толщины δ кромки напряже-

ние σу в сечении лезвия резца возрастает. При некоторых весьма малых значениях δ они достигают предела прочности материала резца, в результате чего неизбежно обламывается его кромка. Это происходит практически под действием нагрузки любого происхождения, даже в процессе заточки резца.

При резании древесины острозаточенным резцом происходит многократное отслаивание очень малых объемов металла от лезвия резца по мере нарастания сил резания. Этот процесс происходит до тех пор, пока резание не стабилизируется.

Реальные модели процесса резания используются для расчета стружкообразования, при этом стружка рассматривается как консольная балка, за-

373

деланная в тело по плоскости стружкообразования и определяется сосредоточенной силой Fn (поперечное резание): срезанный слой – балка, связанная с упругим основанием и нагруженная на конце сосредоточенной силой Fn (продольное резание); срезаемый слой – балка, заделанная в упругую среду (заключенная между двумя упругими слоями) и нагруженная сосредоточенной силой Fn (торцовое резание).

Точность расчетов по предложенным аналитическим моделям зависит от достоверности констант определяющих показатели механических свойств обрабатываемого материала в условиях деформирования. Использование показателей предела прочности древесины, полученные стандартным методом, не дает надежных и качественных результатов. Промежуточные по точности результаты, полученные при изучении деформирования при резании в замкнутом контуре, т. е. в условиях несколько приближенным к реальным, нельзя назвать окончательными.

12.7 Физические и химические явления при резании древесины

Процесс образования новых поверхностей сопровождается электризацией поверхностей контакта. Происхождение электрических разрядов может быть различным. При разрушении материала лезвием разрываются молекулярные связи и обнажаются полярные концы молекул [85]. Вероятность появления положительных или отрицательных зарядов одинакова. На поверхности древесины возникает большое количество зарядов, алгебраическая сумма которых в 5–10 раз превышает размер молекул и близка к нулю. Возникшие заряды вызывают соответствующую массу зарядов с противоположными знаками на поверхности резца. Последние двигаются вместе со стружкой до момента расхождения поверхностей стружки и резца, а затем нейтрализуются.

При скольжении древесины по резцу образуются трибозаряды: при трении возникают условия для передачи электронов одного тела к другому.

374

Величина зарядов нарастает с увеличением пути скольжения и давления на контактных поверхностях. Эти заряды при резании сухой древесины могут нейтрализоваться путем искрового разряда, пробоя воздушного промежутка между стружкой и резцом или, как правило, вблизи точек схода стружки и резца, когда величина заряда наибольшая.

Вблизи точек отхода стружки от поверхности резца величина заряда в ней должна снижаться в результате уменьшения давления контакта, но разность потенциалов на поверхности образовавшегося конденсатора делает вероятным искровой разряд.

Электрические явления связываются с износом резца в результате электрической эрозии под действием электрических искровых разрядов. Образующиеся лунки являются очагами концентрации напряжений и могут способствовать интенсификации механического разрушения поверхностных слоев лезвия режущего инструмента.

Вкачестве средств нейтрализации возможно применение воздушного тумана (увлажнение воздуха) или ионизация воздуха путем радиоактивного излучения.

Вотличие от металла древесина и другие материалы имеют низкую теплопроводность, что исключает возможность интенсивного отвода теплоты из зоны резания. Поэтому большая часть выделяющегося тепла концентрируется

врезце. Повышенный нагрев резца происходит также при больших скоростях резания и малых углах заострения. Наибольшая температура нагрева резцов в микрообъемах контакта при промышленных скоростях резания 700–1000 °С.

Следует отметить, что в отличие от резания металла, например, токарным резцом, охлаждение дереворежущего инструмента происходит интенсивно, так как последний охлаждается в период между контактами с обрабатываемой заготовкой.

При малых углах заточки резца затруднен сток теплоты и температурное поле более обширно, чем при повышенных углах заточки. Тепловое воздействие приводит к структурным изменениям в материале резца и интен-

375