45. Каково влияние скорости резания на удельную работу резания?

Работу, необходимую для превращения 1 см³древесины в стружку, называют  удельной   работой   резания . Удельная работа резанияК(Дж/см³) – работа касательной силыF_xнеобходимая для превращения стружку 1 см³припуска:К=(F_x l)/(abl), гдеl– длина срезаемого слоя;abl– объем срезаемого слоя. Удельная работа К численно равна удельной силе резанияF_уд.

При увеличении скорости резания от 30 до 50 м/с удельная работа резания уменьшается. Дальнейшее увеличение скорости резания ведет к возрастанию удельной работы резания.

В процессе работы резец затупляется (истирается, выкрашивается) и удельная работа резания увеличивается.

Уменьшение числа действующих резцов (зубьев пил, ножей в ножевой головке, фрез) при прочих равных условиях приводит к увеличению толщины стружки, приходящейся на один резец, и соответственно к снижению удельной работы резания.

55. Привести, с краткой характеристикой, классификацию процессов сложного резания.

Сложное резание - это резание, отличающееся от элементарного (простого) хотя бы одним признаком. Сложное резание характерно для дереворежущих станков. Такое резание может быть полузакрытым (например, отбор четверти при продольном фрезеровании) или закрытым (например, пиление). Траектория резания может быть криволинейной (фрезерование, пиление круглыми пилами и т.д.). Толщина стружки может быть переменной. К сложному резанию относится и резание, когда вектор скорости главного v и результирующего vе движений не совпадает с нормалью к режущей кромки, то есть когда режущая кромка наклонена к основной плоскости на некоторый угол. При таком резании создаются угловые параметры, недостижимые в обычных условиях.

Действительно, при достаточно большом угле наклона угол резания лезвия, измеренный в нормальной секущей плоскости, будет меньше, чем угол резания в главной секущей плоскости. Уменьшение угла резания способствует (особенно при достаточно малых толщинах стружки) повышению качества образования поверхности резания, так и в стружке и снижению энергозатрат на резание. При этом неизменность угла заострения лезвия обеспечивает сохранение его прочности. Другим преимуществом резания с наклоном режущей кромки является некоторое повышение режущих свойств лезвия – так называемое кинематическое заострение лезвия. Оно заключается в том, что малый радиус эллипсовидного сечения лезвия в главной секущей плоскости, меньше радиуса закругления режущей кромки в нормальной секущей плоскости.

Переходя к изучению резания в дереворежущих стенках, необходимо уяснить общую классификацию процессов сложного резания. При этом могут быть выделены следующие три основные группы процессов резания.

1. Деление древесины и древесных материалов:

с образованием стружки-отхода или стружки-продукта – пиление;

с образованием стружки-продукта:

а) лущение шпона;

б) строгание шпона;

в) измельчение на стружку и щепу;

бесстружечное резание:

а) разрезание ножами;

штампование.

2. Поверхностная обработка с удалением технологических припусков и образованием стружки-отхода:

а) фрезерование;

б) точение;

в) шлифование.

3. Глубинная обработка с образованием стружки-отхода:

а) фрезерование пазовое;

б) сверление;

в) долбление.

Изучать отдельные  процессы   резания  лучше в такой последовательности:

- определение  процесса;

- технологическое назначение  процесса ;

- применяемый режущий инструмент и его особенности (наиболее общие положения);

- кинематика  процесса  (в том числе траектории  резания , толщина стружки и т.д.);

- динамика  процесса  (силы и мощность  резания );

- качество получаемой в  процессе   резания  поверхности;

- характерные особенности, присущие  процессу   резания ;

- требования, предъявляемые к режущему инструменту.

При рассмотрении  процессов  пиления вначале следует уяснить назначение и способы предотвращения трения боковых поверхностей пилы о стенки пропила (развод или плющение зубьев пилы, оснащение зубьев пил литым твердым сплавом – стеллитом или металлокерамическим твердым сплавом, например марки ВК, применение пил с поднутрением – строгальных и т.д.). Следует рассмотреть особенности, а также преимущества и недостатки способов срезания стружек пилами с различными видами подготовки их зубьев. При рамном пилении, вследствие малых скоростей резания, приобретает большую значимость впадина зуба. Следует учитывать ее влияние на работоспособность рамной пилы. Вследствие большой загруженности впадины зуба пилы возможно выдавливание стружек в зазоры между полотном пилы и стенками пропила. Выдавливание стружек может приводить к появлению значительных сил трения:

а) между полотном пилы и древесиной в зазорах пропила,

б) между стенками пропила и уплотненной древесиной стружек.

Следствием указанных особенностей взаимодействия пилы, срезанной части материала в виде стружек и распиливаемого материала является относительное повышение энергозатрат на пиление и сложность освобождения стружек из впадины зуба и удаления их из пропила.

Геометрия поверхности пропила складывается под влиянием многих факторов процесса пиления: способы подготовки зубьев, качества выполнения этой операции, устойчивости пилы во время работы, режима пиления (величины подачи на лезвие и т.д.). Следует помнить, что расчетным путем установить высоту неровностей на поверхности пропила с учетом всех факторов процесса резания практически невозможно. Поэтому в расчетах используют результаты экспериментальных данных – зависимость высоты от величины подачи на зуб.

Фрезерование является одним из наиболее широко распространенных процессов механической обработки древесины и древесных материалов резанием. При изучении данного процесса необходимо обратить особое внимание на условия получения обработанной поверхности высокого качества.

Известно, что при встречном цилиндрическом фрезеровании моменту врезания лезвия в древесину предшествует его скольжение по поверхности, образованной в результате предыдущего реза. Продолжительность скольжения тем больше, чем меньше подача на лезвие, то есть меньше толщина срезаемой стружки, или более затуплено лезвие. При достаточно малых подачах на лезвие и значительном затуплении лезвия длина дуги скольжения может превышать ее величину в несколько раз. В этом случае вследствие многократного деформирования материала на дуге скольжения лезвием качество получаемой поверхности будет весьма низким. Формирование поверхности исключительно лишь  резанием , а не смятие, достигается только при острых лезвиях и величинах подачи на лезвие, превышающих некоторое их критическое значение. При этом геометрия фрезерованной поверхности будет определяться кинематическими неровностями, то есть волнистостью (в действительности на качестве поверхности сказываются также вибрационные неровности, неровности разрушения – заколы, отщепы, вырывы и пр.). Здесь же следует учитывать, что относительная длина кинематических волн за один оборот режущего инструмента существенно зависит от точности установки ножей, которая должна быть достаточно высокой.

Следует уяснить особенности попутного фрезерования, его преимущества и недостатки и возможности практического применения. Плавность врезания, устранение вибраций режущего инструмента и обрабатываемого материала достигаются использованием многорезцовых ножевых головок и валов с винтовым расположением режущих ножей.

Следует учесть также преимущества торцового фрезерования:

1) малую величину кинематических неровностей на обработанной поверхности;

2) незначительное влияние на шероховатость поверхности величины подачи на лезвие (зуб);

3) практически незначительное влияние на качество получаемой поверхности неточности установки основных (боковых) лезвий резцов.

При изучении резания в процессе сверления должны учитываться особенности использования основных типов сверл (спиральных с конической заточкой и сверл с направляющим центром и подрезателями), а также уменьшение фактического заднего угла по мере приближения к оси вращения сверла.

Шлифование – особый процесс резания. Специфика его заключается в том, что абразивные зерна – элементарные элементарные лезвия – имеют различную геометрическую форму и неопределенные по величине углы резания (в большинстве случаев превышающие 90о). Вследствие этого происходит не резание, как таковое, а скобление поверхности материала. Поэтому сила резания при шлифовании определяется аналогично силе трения.

Необходимо знать характеристики шлифовального инструмента для обработки древесины и древесных материалов, а также хорошо ориентироваться в параметрах режимов шлифования (выборе скорости резания, давления шлифования, направления обработки относительно волокон древесины, производительности процесса и т.п.).

В настоящее время все большее значение приобретают древесные материалы – заменители древесины. Это древесностружечные ДСтП и древесноволокнистые ДВП, МДФ плиты, клееные, слоистые материалы и др.