Глава 9 основы резания древесины

9.1 Элементы резания. Основные понятия и определения

Заготовка – это предмет, подвергаемый изменению формы, размеров и шероховатости.

После завершения механической обработки из заготовки получается изделие (обработанная деталь), т.е. предмет труда.

Теория резания древесины появилась в 1870 г. (основоположник И. А. Тиме).

Резанием называют технологический процесс разрушения связей между частицами материала обрабатываемой заготовки по проектной поверхности лезвием режущего инструмента с целью получения изделия (детали) требуемой формы, размеров и шероховатости.

Обработка резанием – действие, направленное на изменение формы, размеров и шероховатости предмета труда при выполнении технологической операции резанием.

Лезвие – клиновидный элемент режущего инструмента. Оно предназначено для проникновения в материал заготовки и отделения срезаемого слоя.

Обработка резанием, осуществляемая лезвийным инструментом, называется лезвийной обработкой (ГОСТ 25761–83). В случае если резание осуществляется абразивными зернами, обработку называют абразивной. Абразивное зерно – частица абразивного материала с ненормированной формой и линейными размерами, не превышающими 5 мм.

Схема лезвийной обработки древесины. На схеме (рис. 1) показаны обрабатываемая заготовка 1, лезвие 4, которое перемещается по проектной поверхности 6, проникает в материал заготовки и отделяет срезаемый слой 2. Срезаемый слой характеризуется длиной l, шириной b и толщиной a. Древесина срезаемого слоя во всем объеме упруго-пластически деформируется, закручивается, разрушается. Эту часть материала 5 принято называть стружкой.

Часть древесины, специально оставленной для удаления на данной операции и называемой припуском П. В ряде случаев припуск П может быть настолько большим, что его срезают не сразу, а последовательно за несколько проходов. Припуски предусмотрены в заготовке со всех сторон. После удаления припусков получается деталь 9.

Рис. 9.1 Схемы лезвийной обработки древесины:

а – строгание; б - фрезерование

Поверхность 3 заготовки, подлежащую изменению в процессе резания, называют обрабатываемой поверхностью. Поверхность 7, полученную вновь во время очередного прохода инструмента, называют обработанной. Она совпадает с проектной поверхностью 6. Промежуточную поверхность 8, временно существующую в процессе резания между обрабатываемой и обработанной поверхностями, называют поверхностью резания. Последняя всегда находится в контакте с лезвием.

9.2 Классификация дереворежущего инструмента. Материалы для режущих инструментов

Весь дереворежущий инструмент подразделяется на ручной и машинный, а по способу крепления на станке – на насадной и хвостовой.

К ручному дереворежущему инструменту относятся различные пилы, топоры, стамески, долота, ножи (железки) для шерхебелей, рубанков и ручных фуганков. Станочный дереворежущий инструмент (рис. 2) сложен по конструкции: в зависимости от вида механической обработки древесины применяют: в круглопильных станках — дисковые пилы (а); в строгальных — строгальные ножи (б); во фрезерных — фрезы фасонные (в), концевые (г); в сверлильных — свёрла (д, е), зенкеры (ж), долота (з) и др.

По материалу, из которого выполнены лезвия, инструмент подразделяют на следующие виды:

- стальной режущий инструмент;

- быстрорежущий инструмент;

- твердосплавный режущий инструмент;

- минералокерамический режущий инструмент;

- алмазный инструмент, его лезвия выполнены из синтетических алмазов или поликристаллов кубического нитрида бора.

Рис. 9.2 Дереворежущий станочный инструмент:

а — дисковая пила; б — строгальный нож; в — фреза фасонная; г — фреза концевая; д, е — свёрла; ж — зенкер; з — долото

С целью единообразного оформления технической документации в производстве нормалями машиностроения установлена децимальная система классификации и цифровых обозначений инструмента и приспособлений.

Единая система обозначения технологической оснастки используется в технической документации, при маркировке изделий, оформлении заявок, учете и хранении изделий.

Требования, предъявляемые к материалу

Материал режущего инструмента должен обеспечить такое сочетание свойств, чтобы инструмент одинаково хорошо работал как в начальном приработочном этапе износа, так и в последующем этапе монотонного износа. К материалу предъявляются следующие требования:

прочность, уменьшающая приработочный износ и обеспечивающая работоспособность при срезании толстых слоев древесины;

высокая усталостная прочность - обеспечивающая способность сопротивляться циклически изменяющимся контактным нагрузкам;

пластичность, необходимая для выполнения ряда операций по подготовке инструмента, например, развода, плющения зубьев пил и др.;

твердость, определяющая стойкость металла к истиранию;

теплостойкость, обеспечивающая неизменность механических свойств при нагреве;

устойчивость против коррозии, создающая возможность обрабатывать сырую древесину, когда лезвие подвергается электрохимической коррозии.

Таким образом, материал дереворежущего инструмента должен быть прочный, пластичный, твердый, теплостойкий, устойчивый против коррозии. Этими свойствами обладают инструментальные стали (качественные, высококачественные, легированные, быстрорежущие) и твердые сплавы (литые, вольфрамокобальтовые, синтетические сверхтвердые материалы на основе нитрида бора, сплавы из поликристаллического алмаза)

По сравнению с легированными сталями твердые сплавы позволяют повысить период стойкости инструмента. Литые твердые сплавы повышают период стойкости в 3...7 раз, вольфрамокобальтовые – в 20...50 раз, минералокерамические пластины – в 200...250 раз, ПКА – 300...1000 раз.

Сменные режущие пластины

В последние годы в фрезерных головках широко применяют поворотные режущие пластины, которые имеют 2…4 режущие кромки. После затупления одной режущей кромки пластина поворачивается, и инструмент работает другой острой режущей кромкой. Изготовляются они из твердого сплава для разового применения. После затупления всех режущих кромок пластины не затачиваются, а заменяются новыми. Крепят режущие пластины на фрезерных головках механически. Для этого они имеют посадочные отверстия, которыми пластины базируются на штифтах.

На рис. 9.3 показаны примеры выполнения поворотных режущих пластин. Профили режущих кромок пластин могут быть разнообразными. Профильные пластины могут быть поворотными.

Рис.9.3 Режущие пластины:

а – поворотные, б - профильные