Резание древесины и дереворежущий инструмент, Ч.1. (90

Текущее значение кинематической толщины срезаемого слоя вычисляют по формуле

Частные значения толщины слоя:

∙минимальная (отрезок AA', при положении зуба в точке входа)

∙максимальная (отрезок DD', примерно равный ВВ' – расстоянию между смежными траекториями зубьев в точке выхода)

∙серединная (отрезок СС' на середине дуги контакта)

Обе формулы для асеред дают близкие результаты, так что с достаточной для практики точностью можно считать

(поперечном), геометрия срезаемого слоя, как отмечалось ранее, зависит от способов уширения пропила: средняя толщина слоя по сечению в середине дуги контакта равна

Ширина слоя также зависит от способа уширения пропила:

2.4. Геометрия поверхности пропила

Кинематика процесса пиления предопределяет наличие на поверхности пропила систематических неровностей – рисок,

21

оставляемых зубьями (рис. 2.2 а, б).

Можно рассчитать высоту кинематических неровностей y, например для пилы с разведенными зубьями. Из геометрических соотношений схемы, показанной на рис. 2.2 в, следует, что y=2а tgλ p , где а – толщина срезаемого слоя; λp –

угол развода ( tgλ p = b1 / h p ; b1 и hp ≈ 0,5 hз могут быть замерены

Рис. 2.2. Неровности на поверхности пропила:

а, б – обработочные риски; в – к определению глубины кинематических неровностей.

непосредственно на пиле).

Для оценки шероховатости поверхности по параметру Rm max требуется вычислить наибольшее значение кинематических неровностей ymax:

Расчеты Rm max по формуле дают заниженный результат (иногда в несколько раз). Это объясняется тем, что при пилении

22

на станке на шероховатость поверхности пропила оказывают дополнительное влияние неточности уширения зубьев, контакт с зубьями нерабочей зоны пилы, упругое восстановление волокон древесины и упругий отгиб зубьев, затупление режущих кромок и вершин зубьев, трение стружек о стенки пропила, биение диска пилы в радиальном и поперечном направлениях, вибрация пилы, смещение заготовки во время распиливания и многие другие причины.

Достаточно точный прогноз ожидаемой шероховатости поверхности пропила можно получить на основании опытных данных, в которых высота неровностей Rm max связана с важнейшими исходными условиями пиления: наибольшей толщиной срезаемого слоя (через параметры Sz и ϕвых ) и способом уширения пропила (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Максимальная подача на зуб, мм, при различной заданной шероховатости поверхности пропила

для продольного пиления

23

2.5. Силы и мощность резания

При пилении круглой пилой в процессе резания одновременно участвует группа зубьев (рис. 2.3 а), поэтому общее воздействие пилы на заготовку определяется суммированием координатных касательных (рис. 2.3 в), нормальных (рис. 2.3 г), касательных и нормальных (рис. 2.3 б), а также боковых (рис. 2.3 д) сил по всем зубьям, находящимся в пропиле.

В практических расчетах энергозатрат на процесс пиления при проектировании привода круглопильных станков, определении силовых воздействий на инструмент и элементы станка вычисляют среднюю цикловую касательную силу.

Средняя цикловая касательная сила – это условная

Рис. 2.3. Силовое воздействие группы зубьев на заготовку при пилении круглой пилой:

а– касательные FХ(i) и нормальные FZ(i) силы;

б– равнодействующая касательных и нормальных сил ∑ F ;

в– то же касательных сил ∑ FX ; г – то же нормальных сил

∑FZ ; д – то же боковых сил для зубьев пилы в пропиле ∑ FY

24

постоянная касательная сила, которая, действуя на пути, равном длине окружности пилы 2πR (один оборот – цикл главного движения), совершает ту же работу, что и средняя касательная сила на зубе FХ ср за один оборот пилы:

где z – число зубьев пилы (за один оборот пилы каждый зуб пройдет через пропил, совершая работу, равную FХ ср l ).

Из равенства следует:

где zреж – число одновременно режущих зубьев (величина средневзвешенная, не округляемая до целых единиц).

Средняя касательная сила на зубе FХср – это условная постоянная касательная сила, которая, действуя на пути, равном длине срезаемого слоя l, совершает ту же работу, что и фактическая переменная касательная сила на пути, равном фактической дуге контакта резца с древесиной.

Сила FХср отнесена к средней точке дуги контакта С (см.

где FХ т – табличное значение касательной силы для процесса продольного пиления круглой пилой, взятое для толщины срезаемого слоя аср в средней точке дуги контакта, Н/мм (табл. 2.2); b – ширина срезаемого слоя, мм; апопр – общий поправочный множитель, учитывающий отличие расчетных условий пиления от табличных.

По средней цикловой силе вычисляют мощность резания

25

Мощность резания может быть вычислена также по объемной формуле

поправочный множитель, учитывающий отличие расчетных условий от табличных.

Таблица 2.2

Табличная касательная сила FХ т и удельная работа KТ для продольного пиления круглой пилой (сосна, W = 10-15 %, t = 50 мм, jв = 60°;U= 40 м/с; зубья острые, δ = 60°)

Наибольшую скорость подачи Us(P), допустимую по условию полного использования заданной мощности резания Рр, рассчитывают по преобразованной объемной формуле

По табл. 2.2 находят значение средней толщины срезаемого слоя аср, соответствующее вычисленной табличной силе FХт. Затем по аср последовательно определяют асеред, Sz и Us.

26

2.6. Особенности поперечного пиления древесины круглой пилой

При поперечном пилении (рис. 2.4) условия работы режущих кромок иные, чем при продольном пилении, перерезает волокна и формирует стенку пропила боковая кромка, а короткая режущая кромка и передняя поверхность скалывают перерезанные волокна, формируя дно пропила. Это определяет следующие требования к геометрии зубьев. Боковая

Рис 2.4. Стружкообразование при пилении древесины поперек волокон

кромка должна перерезать волокна прежде, чем в контакт с ними вступит передняя поверхность. Для этого она должна быть выдвинута вперед по ходу пилы относительно короткой кромки за счет отрицательного (или нулевого) контурного переднего

27

угла ( γ ≤ 0о ) и иметь положительный передний угол γбок за счет

косой заточки. Обычно косая заточка выполняется по передней и задней поверхностям зуба.

При поперечном резании расчет сил резания сложнее. Средняя касательная сила на зубе FХср исчисляется через табличную касательную FХт (табл. 2.3), отнесенную к единице ширины пропила, а не фактического срезаемого слоя, и выбираемую в зависимости от кинематической, а не средней по

Таблица 2.3

Значения FХ т и KТ для поперечного пиления древесины круглой

пилой (сосна, W = 15 %, зубья острые)

При выборе максимально допустимых подач на зуб Sz при заданной шероховатости поверхности пропила для поперечного пиления можно пользоваться данными табл. 2.4.

28

Таблица 2.4

Максимальная подача на зуб, мм, при различной заданной шероховатости поверхности пропила для поперечного пиления (средние производные условия резания, зубья острые)

Порядок выполнения работы

1.Изучить разделы 2.1. – 2.6 настоящей работы.

2.В соответствии с выданным заданием определить скорость подачи Us при продольном раскрое пиломатериалов на заготовки на круглопильном станке ЦДК4-3.

Контрольные вопросы

1.Для выполнения каких технологических операций предназначен процесс пиления круглой пилой?

2.Чем является толщина заготовки при продольном пилении круглой пилой?

3.В чем состоят особенности поперечного пиления древесины?

Библиографический список

1 Любченко, В. И. «Резание древесины и древесных материалов»/ В. И. Любченко. – М: МГУЛ, 2002. – 310 с.

2 Любченко, В. И. «Станки и инструменты мебельного производства»/ В.И. Любченко, Г.Ф. Дружков. – М.: Высшая школа, 1990. – 360 с.

29

Лабораторная работа 3

ФРЕЗЕРОВАНИЕ, КАК ПРОЦЕСС СТАНОЧНОГО РЕЗАНИЯ

Цель работы: практическое освоение экспериментального метода определения кинематических и динамических характеристик процесса фрезерования, установление численных величин этих характеристик.

3.1. Общие сведения

Фрезерованием называют процесс резания вращающимися резцами, в котором траекторией резания является циклоида. Такую кривую описывает точка режущей кромки в результате сложения двух движений: вращательного и прямолинейного поступательного. В станках, где рабочим процессом является фрезерование, вращательное главное движение придано инструменту, движение подачи – заготовке.

Процесс фрезерования очень похож на процесс пиления круглой пилой: они имеют одинаковую кинематику. Различия между ними (конструкции режущего элемента и инструмента в целом, режимов резания, энергетических и качественных показателей) обусловлены, прежде всего, различным технологическим назначением.

Технологическое применение фрезерования многообразно:

1)обработка поверхностей черновых заготовок для снижения их шероховатости и придания деталям поперечного сечения требуемой формы и размеров; при этом в основном фрезеруются плоские поверхности брусковых деталей или щитов, реже – прямые профильные;

2)обработка профильных и непрофильных кривых поверхностей

30