2.2 Порядок выполнения работы

Работа выполняется на торцовочном станке ЦПА-2 в следующей после­довательности:

а) изучить теоретическую часть работы, изложенную в лекциях и на­стоящих методических указаниях;

б) с участием преподавателя или учебного мастера ознакомиться с кон­струкцией зубьев пил для поперечной распиловки, особенностями крепления пилы на валу;

в) заполнить журнал измерений и расчетов (технические данные станка из паспортных данных), параметры пилы и заготовок - измерением штанген­циркулем, угломером и микрометром;

г) произвести осмотр обрабатываемых заготовок на наличие трещин, сколов, несросшихся сучков;

д) проверить настройку суппорта по высоте (для сквозного распила заго­товки вращающаяся пила при рабочем ходе суппорта должна входить на 10-20 мм в прорезь стола);

е) с разрешения и под руководством преподавателя приступить к распи­ливанию заготовок, при этом фиксировать время распила секундомером;

ж) произвести несколько резов (один вначале несквозной - для измере­ния ширины пропила), после чего выполнить соответствующие измерения;

з) результаты измерений необходимо систематизировать в журнале ре­зультатов измерений и расчетов (таблица 2.4);

и) по результатам замеров произвести расчет необходимых параметров процесса поперечного пиления, сделать соответствующие выводы и оформить отчет по прилагаемой в конце работы форме.

2.3 Контрольные вопросы

1. От каких факторов зависит скорость движения подачи?

2. Почему гайка крепления пилы имеет левую резьбу и чем вызвана необ­ходимость в расчете d_ш на соответствие D?

3. Как определить среднюю и окружную касательные силы резания?

4. Что из себя представляет срезаемый слой (стружка) при поперечном пилении и как определяется ее толщина (привести эскиз)?

4. Что такое подача на зуб и от чего зависит ее величина?

4. От каких факторов зависит скорость главного движения резания?

4. Каким образом можно определить ширину пропила, от каких факторов она зависит?

4. Форма зубьев для поперечной распиловки древесины (привести эскиз и пояснить его).

4. Что такое (φ_к, как он определяется, и от каких факторов зависит его ве­личина?

10. Что включает в себя понятие «число одновременно режущих зубьев»

11. Каким соотношением связаны шаг зубьев и число зубьев?

Лабораторная работа № 3

Изучение процесса продольного пиления на однопильном прирезном станке цдк4-2

Цель работы - теоретическое и практическое изучение процесса про­дольного

пиления древесины, приобретение навыков вы­полнения

силовых и энергетических расчетов.

3.1 Теоретические основы продольного пиления древесины

Продольное пиление - это процесс закрытого резания древесины с образованием пропила, при котором стенки пропила лежат в плоскостях, параллельных волокнам. В резании участвуют поочередно правые и левые зубья.

Главная ревущая кромка работает в тяжелых условиях (торцовое резание), короткая в лёгких (поперечное резание). Поэтому на процесс резания существенное влияние оказывают следующие (факторы: порода, влажность древесины, затупление резцов, угол резания, скорости резания, температура и пр.). На рисунке 3.1 представлена схема пиления круглой пилой.

Основными параметрами процесса пиления являются: скорость резания V, скорость подачи удельная работа (сила резания) К и мощность резания и N

Скорость главного движения резания, V, м/с, определяется по формуле.

, (1)

где D – диаметр окружности резания (диаметр пилы), мм;

n – частота вращения пилы, мин^-1 ;

В среднем скорость главного движения резания при пилении круглыми пилами на станках колеблется от 40 до 80 м/с.

Скорость движения подачи заготовки на станке ЦДК4-2 колеблется в пределах 8-40 м/мин.

Подача на оборот пилы, S_o, мм, высчитывается по формуле

, (2)

Подача на один зуб пилы, S_z определяется по формуле:

, (3)

где z - количество зубьев пилы.

Шаг зубьев t, ,мм (рисунок 3.1) связан с z соотношением:

, (4)

Анализируя схему пиления круглой пилой, при условии, если А - точка входа зуба пилы в древесину (пересечение траектории зуба с нижней поверхно­стью заготовки); В - точка выхода зуба из древесины, t - высота пропила, рав­ная толщине заготовки, мм; С¹ - расстояние от центра пилы до верхней поверх­ности заготовки, мм (С ≈ 3 мм - величина углубления пилы в прорезь конвейе­ра), можно определить угловые параметры пиления. Угловые параметры опре­деляются углом входа в пропил φ_вх , углом выхода из пропила φ_вых, углом кон­такта φ_к , текущим углом поворота от нормали 00" к направлению подачи и средним углом φ_ср, соответствующем средней точке дуги резания. При про­дольном пилении этот угол соответствует среднему углу встречи режущей кромки зуба с волокнами древесины ψ_ср:

φ_вх = аrccos (С¹+t / R, (5)

φ_вых =arccos С¹ / R (6)

φ_к = φ_вых - φ_вх (7)

ψ_ср = φ_ср , (8)

φ_ср = 0.5 (φ_вх + φ_вых) , (9)

Вследствие наличия движения подачи два соседних зуба формируют раз­ные поверхности дна пропила (рисунок 3.2): зуб 1 - поверхность со следом А'В', зуб 2 - поверхность со следом АВ. Расстояние между этими поверхностя­ми по направлению движения подачи равняется S_z , т.е. перемещению заготов­ки во время поворота пилы на одни зуб (шаг зуба) пилы.

Длина срезаемого слоя, l, мм определяется:

(10)

Толщину срезаемого слоя (стружки) определяют отрезком радиуса между траекторией резания АС₁В и А'С₁'В' двух смежных зубьев (рисунок 3.2)

Толщина срезаемого слоя, а, мм . определяется:

а = S_z *sinφ , (11)

Рисунок 3.1 – Схема пиления круглой пилой на ЦДК 4-2

Рисунок 3.2 – Геометрия срезаемого слоя (стружки) в главной секущей плоскости

Минимальная толщина срезаемого слоя, а_min равна отрезку АА" цри по­вороте зуба на угол входа φ_вх, мм:

а_min =S_z *sin φ_вх (12)

В середине дуги резания (серединная толщина стружки), а_серед, мм, равна

а_серед = S_z *sin φ_ср (13)

Средняя толщина срезаемого слоя (стружки), а_ср, мм, вычисляется путем деления площади боковой поверхности стружки на длину стружки:

а_ср=(S_z*t)/l, (14)

a_ср ≈а_серед (15)

Максимальная толщина срезаемого слоя (стружки) а_max, мм, равна отрезку В'В", но приближенно считается равной отрезку В"'В, который вычитается че­рез синус угла выхода:

a_max= S_z*sinφ_вых (16)

Расчет мощности резания N, кВт, чаще всего ведется по табличным (экс­периментальным) данным для определенных условий резания и формулам ана­литической теории резания:

N=(K*b*t*V_s)/60, (17)

где К - табличное значение удельной работы резания, Дж/см³;

b - ширина срезаемого слоя, мм;

l - высота пропила, мм.

На рисунке 3.3 показана форма и размеры поперечного сечения срезае­мого слоя при различных способах подготовки пил к работе.

На рисунке 3.3 а представлена форма поперечного сечения срезаемого слоя (стружки) при разведенных зубьях. Ширина пропила В_пр больше толщи­ны пилы В на двойной развод зуба в₁, мм:

Bпр=b+2 в₁, (18)

Ширина срезаемого слоя (стружки) в_с, мм, совпадает с толщиной пилы:

в_с = В . (19)

Поперечное сечение стружки ступенчатое и состоит из двух площадок. Площадка 1 примыкающая к стенке пропила, имеет толщину срезаемого

слоя 2а_ср и ширину 2в₁; площадка 2 - толщину срезаемого слоя а_ср и ширину

В = 2в₁). Площадь поперечного сечения срезаемого слоя (стружки) f_c, мм, составляет:

f_c = 2а_ср*2в₁ + а_ср (В - 2в₁)= а_ср (В + 2в₁)=а_ср*В_пр . (20)

Для упрощения расчетов ступенчатое поперечное сечение срезаемого слоя заменяется на равновеликое прямоугольное при прежней ширине срезае­мого слоя.

Высоту равновеликого прямоугольника называют эквивалентной толщиной срезаемого слоя (стружки) , а_э, т.к. считается, что срезание такого слоя равноценно (эквивалентно) срезанию слоя со ступенчатым поперечным сечением. Эквивалентную толщину срезаемого слоя (стружки), а_э, мм, вычис­ляют по формуле:

а_э = f_с / в_с =(а_ср * В_пр) / В . (21)

Зубья пилы, представленные на рисунке 3.3 б, имеют напаянные пласти­ны с отвесом на сторону и косую заточку, поэтому режущая кромка располо­жена под острым углом к поверхности пропила. Поперечное сечение срезаемо­го слоя (стружки) представляется в форме трапеции.

Рисунок 3.3 – Форма поперечного сечения срезаемого слоя при продольном пилении круглой пилой с разведенными зубьями (а), с напайкой пластинок с углом косой заточки (б), с плющёными зубьями (в), схема к расчету высоты кинематических неровностей (г)

При малых углах поворота главной режущей кромки ширину и эквивалентную толщину срезаемого слоя, в_с, а_э, мм, стружки) вычисляют по формулам:

в_с ≈ 0,5В_пр, а_э ≈ 2а_ср. (22)

Зубья, представленные на рисунке 3.3 в, расплющены и не имеют косой заточки. Главное лезвие занимает всю ширину пропила и расположено перпен­дикулярно поверхности пропила, поэтому ширина срезаемого слоя (стружки) в_с и эквивалентная толщина срезаемого слоя а_э, мм, равны

в_с = В_пр, а_э = а_ср, (23)

Кинематика процесса пиления предопределяет наличие на поверхно­сти пропила систематических неровностей - рисок, оставляемых зубьями (ри­сунок 3.3 г). Высота кинематических неровностей у , мкм, при одинаковом раз­воде всех зубьев равна:

y = 2а * tg λ, (24)

где λ - угол развода, град.

tg λ = в₁/h_p, (25)

где в₁- величина развода зуба на сторону, мм;

h_p - высота развода, мм. Обычно h_p = (1/2- 1/3) h₃ (h₃ - высота зуба - замеряется на пиле, мм.

Максимальная высота неровностей, у_max, мкм, определяющая расчетную шероховатость, при разведенных зубьях рассчитывается по формуле:

y_mах = 2а_maх * tg λ * 1000=2S_z * sinφ_вых * tg λ * 1000 (26)

Если зубья пилы имеют напаянные пластины со свесом на сторону и с косой заточкой, значение у_mах можно определить по формуле (26), только угол λ, который в этом случае будет являться углом поднутрения, следует принят равным λ = 1°.

При пилении строгальными пилами, пилами с плющенными зубьями пилами, оснащенными пластинками из твердого сплава без свеса на сторон (косой заточки) у_mах, мкм, можно определить по формуле

y_mах = а_maх * tg λ * 1000=S_z * sinφ_вых * tg λ * 1000 (27)

где λ = 0°15' ÷ 0°45' - для строгальных пил;

λ = 1⁰ ÷ 2° - для пил с плющенными зубьями;

λ = 1⁰ - для пил с пластинками твердого сплава.