Нові способи різання

Подальше вдосконалення процесів різання деревини і деревних матеріалів йде по шляху пошуку використання нових фізичних законів, ефектів і явищ, застосування у верстатах нових фізичних принципів дії. Перспективним напрямом вважають безстружкове різання, яке може бути здійснено різними носіями енергії.

Ножове різання

Ножове різання виконується ножами зі швидкістю головного руху 7...8 м/с. Його застосовують в установках для валки дерев, розкряжування хлистів, обрізки сучків, а також у гільйотинних ножицях, стругальних верстатах та ін

Ножове різання характеризується меншими затратами енергії в порівнянні з іншими видами різання. Так, при зрізанні ножем сучків діаметром 40–80 мм питома робота різання дорівнює для ялини 11–17 Дж/см3, для берези – 16–25 Дж/см3. При зрізанні таких сучків ланцюговими пилами з Г-подібними зубами питома робота різання збільшується в три рази; при роботі з фрезерною установкою ці значення збільшуються в 6-7 раз.

Вібраційне різання

Вібраційним називають різання, швидкість головного руху якого складається з двох рухів: поступального з постійною швидкістю і зворотно-поступального (коливального) із змінною швидкістю. При цьому амплітуда коливального руху леза мала (0,5–20 мм), а кутова швидкість, досить велика (n = 1000–3000 хв-1).

При вібраційному різанні в деревині виникають пружні коливання. Можна підібрати таку амплітуду і частоту вібрацій леза, при якій виникне резонанс між вібраціями леза і коливаннями в деревині. У цьому випадку деревина буде руйнуватися при менших зусиллях. Тому вібраційне різання відрізняється меншою енергоємністю.

Безстружкове пиляння деревини

Пиляння здійснюється пилками, зуби яких мають двосторонню бічну заточку по переднім і заднім гранях. При багаторазовому проходженні вершин зубів пилки по одному сліду в деревині утворюється пропил.

Ширина пропилу знаходиться в тісній залежності від режиму пиляння. Зі збільшенням швидкості головного руху зуби пилки проходять по сліду більшу кількість разів, величина залишкової деформації збільшується, що приводить до зростання ширини пропила. Зі збільшенням швидкості подачі частка залишкових деформацій в зоні різання зменшується і ширина пропилу зменшується.

Деревина стінок пропилу ущільнюється. Частина деревини виноситься з пропила у вигляді пилу. При цьому пил і стінки пропилу обвуглюються, так як при різанні виділяється багато тепла. Колір стінок пропилу змінюється до темно-коричневого і залежить від режимних параметрів пиляння.

Потужність безтирсового пиляння в 2–3 рази менше, ніж при тирсовому розпилюванні круглими пилками.

Термодинамічні способи різання деревини

В термодинамічних способах різання деревини застосовують ті носії енергії, в яких вона найбільшою мірою може бути використана для поділу деревини з мінімальними втратами.

Ділення деревини струменем води здійснюється за рахунок використання кінетичної енергії рухомих частинок води. За даними російських учених, мінімальна швидкість струменя води повинна бути 195 м/с. Робочі швидкості струменя досягають значень 1000–3000 м/с.

Глибина проникнення струменя в деревину залежить від її діаметра. Так, при діаметрі струменя 0,25 мм і тиску 210,9 МПа можна розрізати заготовку товщиною 25,4 мм, а при діаметрі струменя 1,01 мм – 406 мм.

Для різання м'яких порід деревини і отримання оброблених поверхонь хорошої якості тиск води зменшують, а діаметр струменя збільшують. Інтенсивність різання збільшується, якщо у воду додати абразив (пісок).

Рідкоструменевий спосіб різання вже знаходить застосування при знятті кори лісоматеріалів. Струмінь води з тиском до 20 МПа може знайти застосування для дроблення деревини з одночасним транспортуванням тріски.

Різання деревини струменем розпеченого газу досліджувалось в Росії. При витіканні газового потоку зі швидкістю 1000 м/с і температурою 700° С, газовий потік виходив при горінні палива нафтового походження з витратою повітря в 2–5 рази більше, ніж було потрібно для повного згорання. Дослідження показали, що продуктивність ділення деревини низька.

Різання деревини розпеченої ниткою або пластиною вивчалося при температурі дроту (пластини) 800–850° С. Продуктивність різання склала 0,8–1,6 см²/с. Оброблена поверхня обвуглюється.

Ультразвукове різання деревини

Ультразвукове різання являє собою процес, який здійснюється в результаті бомбардування абразивом оброблюваної заготовки і кавітації суспензії абразиву. Під дією інструменту, вібруючого з частотою до 30000 Гц, швидкість абразивних зерен збільшується, і їх тиск на деревину досягає 1700 МПа. Енергія абразивних зерен витрачається на розрізання та видалення мікрочастинок деревини.

Різання деревини лазерним променем

Лазерний промінь чинить на деревину світловий тиск і, нагріваючи, перетворює всі її складові в нагріті гази.

Лазери потужністю 20–50 Вт дозволяють ділити дерев'яну заготовку товщиною 10 мм зі швидкістю подачі 30–50 мм/с. Ширина прорізу при цьому дорівнює 0,2–0,4 мм.

Ділення деревини лазерним променем вважається перспективним, але вимагає серйозних досліджень.

39