1.2 Порядок выполнения работы

Работа выполняется в следующей последовательности:

а) Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с теоретическими основами главных и переходных видов резания [2,3];

б) на предоставленных образцах научиться визуально определять вид резания и углы перерезания волокон, характеризующие определенный переходной вид резания;

в) по тангенциальному и радиальному срезам заготовки определяется среднее направление волокон и мысленно переносится к изучаемой грани образца;

г) визуально с точностью  (5  10) ⁰ (или с помощью транспортира более точно) оценивается величина угла наклона, образованного направлением волокон с изучаемой гранью;

д) заполняется отчет по лабораторной работе и необходимо овветить на контрольные вопросы.

Отчет по лабораторной работе № 1

1 Виды резания для материалов с параллельно-волокнистой структурой
2 Виды резания для материалов со слоистой параллельно-волокнистой структурой
3 Виды резания для материалов с параллельно-слоистой структурой
4 Торцовое резание (определение, схема резания)
5 Продольное резание (определение, схема резания)
6 Поперечное резание (определение, схема резания)
7 Продольно-торцовое резание (схема, угол встречи)
8 Поперечно-торцовое резание (схема, угол наклона)
9 Продольно-поперечное резание (схема, угол скоса)

1.3 Контрольные вопросы

а) В чем заключается сущность простого (элементарного) резания?

б) Назовите основные элементы резца: поверхности, кромки, их определение и назначение.

в) Главные виды резания.

г) Переходные виды резания.

д) Что такое угол встречи, скоса, наклона?

Лабораторная работа № 2 изучение процесса поперечного пиления круглыми пилами

Цель работы - теоретическое и практическое изучение процесса поперечного пиления древесины круглыми пилами, приобретение навыков выполнения силовых и энергетических расчетов.

Оборудование, инструмент и материалы - торцовочный станок ЦПА-2; пила круглая для поперечной распиловки древесины; угломер; штангенциркуль (точность до 0,05 мм), секундомер.

2.1 Теоретические основы процесса поперечного пиления.

При поперечной распиловке наблюдается сложное резание, при котором передние поверхности А_j инструмента (рисунок 2.1) производят поперечное сдвигание слоев древесины, перерезанных в торец боковыми режущими кромками К.

Боковые кромки зубьев пилы с углом косой заточки   0 работают как лезвие ножа. Если на поверхности заготовки сделать легкие надрезы пилой поперек слоев древесины, то можно заметить, что лезвия зубьев с косой заточкой оставят два параллельных углубления – царапины (рисунок 2.2)

По мере пиления зубья все глубже будут входить в древесину, делая боковые надрезы главными боковыми кромками. Скошенные передние поверхности давят с силой Р₁ (сила Р₁ достигает максимального значения, обеспечивающего сдвиг элемента 1, при углублении зубьев в древесину до 0,8 мм) на среднюю часть древесины (рисунок 2.2), скалывая ее то вправо, то влево вдоль волокон по пере углубления зубьев в древесину, создавая хрупкую стружку, рассыпающуюся в опилки и формируя дно пропила 2. Это определяет следующие требования к профилю зубьев: боковая главная кромка должна перерезать волокна прежде, чем в контакт с ними вступит передняя поверхность. Для этого главную боковую режущую кромку выдвигают вперед относительно вспомогательной короткой режущей кромки за счет нулевого или отрицательного контурного угла (   0 ). Боковые режущие кромки должны иметь положительный передний угол за счет косой заточки зубьев по передней и задней поверхностям (  0).

При установке пилы на пильный вал (вал электродвигателя) необходимо выполнять соответствие диаметра шайбы диаметру пильного диска, которое описывается следующим уравнением:

, (1)

где d_ш – диаметр шайбы, мм;

D - диаметр пилы, мм.

Рисунок 2.1- Зубья пилы для поперечного пиления

Рисунок 2.2- Траектория движения зубьев пилы

Для выполнения силовых расчетов процесса необходимо знать скорость движения подачи,Vs, м/мин, которая определяется по формуле:

V_s = В_з/ Т, (2)

где В_з – ширина распиливаемой доски, м;

Т - средняя продолжительность пропила, мин.

Подача на зуб, Sz, мм, определяется по формуле:

S_z = (1000 ^. V_s)/(z ^. n) , (3)

где z - число зубьев пилы, шт;

n - частота вращения пильного диска, мин^-1,

Скорость резания, V, м/с, равна

V = (π ^.D ^. n)/(60 ^. 1000) , (4)

где D – диаметр пильного диска по вершинам зубьев, мм.

Ширина пропила В_пр (рисунок 2.2) определяется по одному неполному пропилу доски при помощи штангенциркуля, а затем подсчитывается величина развода зубьев, b₁, мм, по формуле:

b₁ = ( В_пр- В)/2 , (5)

где В_пр- ширина пропила, мм;

В – толщина пилы, мм.

Угол контакта зубьев пилы _к (град) с древесиной (рисунок 2.3) определяется по формуле:

_к = arcsin (C¹+t)/R –arcsin C¹/R , (6)

где С¹ – расстояние от центра пилы до верхней поверхности заготовки, мм;

С  2-3 мм – величина углубления пилы в прорезь стола;

t - толщина доски, мм;

R - радиус пильного диска (по вершинам зубьев), мм.

Число одновременно режущих зубьев, z_реж, шт:

z_реж =( ^.D ^._к)/(360 ^. t_з) , (7)

где t_з – шаг зубьев пилы, мм;

_к – угол контакта, град.

t_з = (D)/z . (8)

Длина срезаемого слоя (длина дуги контакта) определяется по формуле:

l = (D _к)/360⁰ . (9)

Средняя толщина стружки, а_ср, мм, (рисунок 2.4):

а_ср = (S_z ^. t)/l . (10)

Рисунок 2.3 – Схема пиления

Рисунок 2.4 – Срезаемый слой (стружка)

Средняя касательная сила на зубе, Р_{х ср}, Н:

Р _{х ср} = К ^.В_пр ^. а_ср , (11)

где К – удельная сила резания, Н/мм²:

К = К_т ^. а_п ^. a_ , (12)

где К_т – табличное значение удельной силы резания, Н/мм² , (см.таблицу 2.1);

а_n – поправочный коэффициент на породу (таблица 2.2);

а_ - поправочный коэффициент на затупление зубьев резца пилы в

зависимости от времени работы пилы после заточки (таблица 2.3).

Средняя окружная касательная сила:

Р_{х окр} = Р_{х ср} ^. z_реж (13)

Мощность резания, N, кВт:

N_рез = (Р_{х окр} ^.V)/1000 = К ^.В_пр ^. t ^.V_s / 1000 ^. 60, (14)

где V – скорость главного движения резания, м/с.

Коэффициент К может быть представлен в качестве номинальной работы резания в Дж, затрачиваемой на превращение 1 см³ древесины в стружку. В формуле (14) значение В_пр. ^. t ^. V_s = О_с, где О_с – секундный объем древесины, превращенной в стружку, см³/с.

Произведение (К ^. О_с) есть работа, затраченная в течение одной секунды, Дж/с = 1 Вт.

Таблица 2.1 - Табличное значение удельной силы резания

Впр мм	Ктабл в Н/мм2 при подаче на один зуб, мм
	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,08	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40
1,5	122,6 111.8 105 99,1 96,1 92,2 88,3 84,4 81,4 80,4 79,5
2,5	103,0 94,2 90,3 86,3 83,4 77,5 73,6 68,7 65.7 63,8 60,8
3,5	88,3 82,4 76,5 72,6 68,7 63,8 59,.8 54.0 51,0 49,1 48,1
5,0	73,6 65,7 60,8 56,9 54,0 48,1 44,1 37,3 34,3 32,4 31,4

_{Таблица 2.2 - Поправочный коэффициент на породу аn}

Порода	Значение	Порода	Значение
Ель Сосна Береза	0,9 1,0 1,3	Бук Дуб	1,4 1,5

_{Таблица 2.3 - Поправочный коэффициент на затупление зубьев а}

Время работы инструмента, час	1	2	3	4	5	6
а	1,25	1,45	1,60	1,75	1,88	2,00