1.2 Содержание и последовательность выполнения работы

Работа выполняется в следующей последовательности:

а) Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с теоретическими основами главных и переходных видов резания;

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

г) визуально с точностью ± (5 - 10) ⁰ (или с помощью транспортира более точно) оценивается величина угла наклона, образованного направлением воло-

кон с изучаемой гранью.

1.3 Контрольные вопросы

1) В чём заключается сущность простого (элементарного) резания?

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

3) Главные виды резания.

4) Переходные виды.

5) 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, торцовочный станок ЦПА-2; пила круглая для поперечной

инструмент и распиловки древесины; угломер, штангенциркуль с точ-

материалы: ностью до 0,05 мм, секундомер.

2.1 Теоретические основы процесса поперечного пиления

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

Боковые кромки зубьев пилы с углом косой заточки (φ > 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.

По мере пиления зубья все глубже будут входить в древесину, делая бо­ковые надрезы главными боковыми кромками. Скошенные передние поверхно­сти давят с силой F1 (сила F1 достигает максимального значения, обеспечиваю­щего сдвиг элемента, при углублении зубьев в древесину до 0,8 мм) на сред­нюю часть древесины, скалывая ее то вправо, то влево вдоль во­локон по мере углубления зубьев в древесину, создавая хрупкую стружку, рас­сыпающуюся в опилки и формируя дно пропила. 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 ( γ ≤ 0 ). Боковые режущие кромки должны иметь положительный передний угол за счет косой заточки зубьев по передней и задней поверхностям (φ > 0).

При установке пилы на пильный вал (вал электродвигателя) необходимо выполнять соответствие диаметра шайбы диаметру пильного диска, которое описывается следующим уравнением (1):

Рисунок 2.1 – Зубья пилы для поперечного пиления

(1)

где d_ш -диаметр шайбы, мм; D - диаметр пилы, мм.

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

, (2)

где - ширина распиливаемой доски, м;

Т - средняя продолжительность пропила, мин.

Подача на зуб, , мм, определяется по формуле:

, (3)

где z - число зубьев пилы, шт; n - частота вращения пильного диска, ¹,

Скорость резания, V, м/с, равна:

, (4)

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

Ширина пропила определяется.по одному неполному пропилу доски при помощи штангенциркуля, а затем подсчитывается величина уширения зубчатого венца на сторону,, мм, по формуле:

, (5)

где В_пр- ширина пропила, мм; В - толщина пилы, мм.

Угол контакта зубьев пилы φ_к (град) с древесиной (рисунок 2.2) опреде­ляется по формуле:

, (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, , шт.:

, (7)

где t_з - шаг зубьев пилы, мм; _к - угол контакта, град.

t_з= (π * D)/z, (8)

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

I = (π*D* _к)/360°, (9)

Средняя толщина стружки, а_ср, мм, (рисунок 2.3):

a_ср=(Sz*t)/l, (10)

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

F_{х ср} =К*В_пр*а_ср, (11)

где К - удельная сила резания, Н/мм²:

К = К_т*а_п*а_р , (12)

где К_т - табличное значение удельной силы резания, Н/мм², (см.таблицу 2.1); а_п - поправочный коэффициент на породу (таблица 2.2); а_р - поправочный коэффициент на затупление зубьев резца пилы в зависимости от времени работы пилы после заточки (таблица 2.3). Средняя окружная касательная сила, F_{х окр}

F_{х окр}=F_{х ср}*z_реж , (13)

Рисунок 2.2 - Схема пиления

Рисунок 2.3 – Срезаемый слой (стружка)

Мощность резания, N, кВт:

N_рез = (F_{x окр}*V)/1000 –K*B_пр *f*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=1Вт

Таблица 2.1 - Табличное значение удельной силы резания

Впр., мм	Ктабл., 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 a_n

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

Таблица 2.3 - Поправочный коэффициент на затупление зубьев а_р

Время работы инструмента, час.	1	2	3	4	5	6
аρ	1,25	1,45	1,60	1,75	1,88	2,0