Основы процесса механической обработки древесины

Глава 1 основы теории резания древесины

1.1.Определение процесса резания

Резаные — это процесс взаимодействия резца с древесиной, при котором происходит механическое нарушение связи между части­цами древесины по заданному направлению с образованием стружки или без нее. Резание является основным способом получения деталей нужных размеров и форм. В процессе резания клиновидный резец 4 (рис. 1.1) воздействует на заготовку 1, перерезает волокна и, нарушая связь между ними, отделяет от нее определенную часть толщиной t. Срезаемый слой 3 древесины, называемый стружкой, всегда деформирован. Резание без образования стружек осуществля­ется, например, при раскрое материала на гильотинных ножницах или прессах для высечки бракованных мест из шпона.

Режущей кромкой 5 резца является ребро клина, непосредственно формирующее обрабатываемую поверхность 6, которая называется поверхностью резания. Для осуществления процесса резания необходимы рабочие движения.

Главное движение резанияD_r— движение резца или заготовки, обеспечивающее удаление одного срезаемого слоя и происходя­щее с наибольшей скоростью в процессе резания.

Рис. 1.1. Схемы резания:

а — открытое; б — полузакрытое; в — закрытое; 1 — заготовка; 2— обрабатыва­емая поверхность; 3 — стружка; 4 — резец; 5 — режущая кромка; б — поверх­ность резания; 7 — боковая поверхность резания

Движение подачи D_s— движение резца или заготовки, в резуль­тате которого происходит последовательное срезание нескольких стружек. Скорость движения подачи меньше скорости главного движения резания и бывает непрерывной или прерывистой. Пре­рывистое движение подачи может происходить в перерывах про­цесса резания.

Результирующее движение резанияD_e — суммарное движение режущего инструмента относительно заготовки, включающее глав­ное движение резания D_Ги движение подачи D_s.

При формировании поверхности одной главной режущей кром­кой, длина которой больше ширины детали, наблюдается откры­тое резание (см. рис. 1.1, а). Если главная и вспомогательная (боко­вая) режущие кромки одновременно формируют две поверхности, резание называют полузакрытым (см. рис. 1.1, б). В этом случае об­щая поверхность обработки получается профильной и состоит из основной поверхности 6 и боковой поверхности резания 7.

Закрытое резание выполняется при одновременном участии трех режущих кромок, которые соответственно формируют дно и две боковые стенки паза (см. рис. 1.1, в).

1.2. Виды резания

По положению обработанной поверхности относительно воло­кон древесины различают три главных вида резания: вдоль воло­кон, в торец и поперек волокон.

При резании вдоль волокон (рис. 1.2, а) обработанная поверхность и направление результирующего движения резания параллельны волокнам древесины. Угол между направлением ре­зания D_e и направлением волокон W древесины в контуре заго­товки называют углом встречи ψ_в. Для резания вдоль волокон ψ_в =0°. При таком резании стружка образуется в виде непрерывной лен­ты, так называемой сливной стружки иногда с повторяющимися по длине надломами. С увеличением толщины срезаемого слоя длина отдельных элементов увеличивается, и сливная стружка пе­реходит в многоугольную стружку. При большой длине элементов возникает опережающая режущую кромку трещина, а на обрабо­танной поверхности образуются вырывы и другие неровности раз­рушения. Для предупреждения образования трещин и неровностей конструкциями станков предусмотрена возможность установки пе­ред резцом специальных подпорных и прижимных элементов.

При резании в торец (рис. 1.2, б) обработанная поверх­ность и направление резания перпендикулярны волокнам древе­сины. Угол встречи с волокнами ψ_в =90°. Сопротивление древеси­ны при резании в торец больше, чем вдоль волокон. Поэтому при прочих равных условиях для резания в торец требуется больше

Рис. 1.2. Виды резания:

а — вдоль волокон; б — в торец; в — поперек волокон; г — поперечно-продольное с углом скоса; д — продольно-торцово-поперечное

энергии. Стружка при этом резании получается в виде отдельных элементов, которые образуются вследствие скалывания по волокнам древесины. Особенно неблагоприятно резание на заключительном этапе при выходе резца из древесины. Вследствие слабой сопротивляемости древесины разрушению поперек волокон на детали образуется концевой скол (отщеп) от действия сил резания. Для предотвращения сколов требуется специальный прижим-подпор.

Резание поперек волокон (рис. 1.2, в) происходит при таком движении резца, когда обработанная поверхность парал­лельна волокнам древесины, а результирующее движение реза­ния D_eперпендикулярно им. Угол между режущей кромкой и во­локнами при таком положении резца называют углом скоса,ψ_с = 0°. Этот вид резания используют при получении шпона из чурака путем его разлущивания. Вследствие наименьшей сопротивляемо­сти разрушению древесины поперек волокон затраты энергии на резание минимальные. Однако при значительной толщине срезае­мого слоя происходит скалывание, и образуются отдельные слабо связанные между собой элементы стружки. Появление так назы­ваемой стружки отрыва говорит о том, что скалывание элементов происходит ниже поверхности резания, в результате чего на об­работанной поверхности возникают неровности.

При обработке древесины бывают случаи сложного резания: продольно-торцовое, поперечно-торцовое, поперечно-продольнoe, продольно-торцово-поперечное. Поперечно-продольное ре­зание с углом скоса режущей кромки ψ_с> 0° к волокнам Wпока­зано на рис. 1.2, г, продольно-торцово-поперечное при ψ_в> 0° и ψ_с> 0° — на рис. 1.2, д. В этих случаях угол встречи с волокнами ψ_в и угол скоса режущей кромки к волокнам ψ_ссущественно влияют накачество и энергетические затраты в процессе обработки, по­этому их следует учитывать при наладке станка.