Основы резания древесины
Процесс резания заключается в том, что под действием силы в древесину внедряется резец и отделяет от нее (срезает) частички в виде тонкой длинной стружки или в виде опилок.
Резец имеет вид клина (рис. 1), у которого различают переднюю грань I, боковые грани II и заднюю грань III, а также боковые кромки аб, вг, задние кромки ад, ее, переднюю кромку ав. Заостренные кромки резца называются режущими. Режущая кромка резца в большинстве случаев образуется пересечением передней и задней граней резца, а иногда пересечением передней и боковой граней, как, например, у зубьев пилы для поперечного распиливания (рис. 2).
Проникание резца в древесину встречает сопротивление, для преодоления которого требуется приложить силу определенной величины. Такая сила называется силой резания и измеряется в килограммах. Сопротивление, оказываемое древесиной на площади в 1 мм2 поперечного сечения стружки, называется удельным сопротивлением резанию. Оно равно силе резания (в кг), деленной на площадь поперечного сечения стружки (в мм2).
При резании древесины на обрабатываемой заготовке различают следующие основные поверхности и углы: обрабатываемую поверхность (рис. 3), с которой снимается стружка; обработанную поверхность, полученную после снятия стружки; поверхность резания, образуемую на заготовке режущей кромки резца.
При прямолинейном движении резца относительно заготовки обработанная поверхность совпадает с поверхностью резания.
При работе резца различают следующие угль».
Угол, образуемыйпередней гранью резца и его задней гранью, называется углом заострения (р), или углом заточки.
Угол, образуемый передней гранью резца и поверхностью резания, называется углом резания (б).
Угол, образуемый задней гранью резца и поверхностью резания, называется задним углом (а), или углом наклона резца.
Угол, образуемый передней гранью резца и перпендикуляром к обрабатываемой поверхности, называется передним углом (?).
При одном и том же заднем угле (угле наклона резца), но различном угле заострения (угле заточки) будут различные значения угла резания.
Величина углов резца оказывает большое влияние на силу резания и чистоту обработки.
Различают три случая резания древесины: в торец (рис. 4, а), вдоль волокон параллельно их направлен и ю (рис. 4, б) и поперек волокон перпендикулярно их направлению (рис. 4, в).
При резании в торец резец перерезает волокна ,поперек, пре- . одолевая их сопротивление сжатию и смятию. Обрабатываемая поверхность получается шероховатой. При резании древесины вдоль волокон вначале происходит сжатие снимаемого слоя. Об-’ рабатьиваемая поверхность получается гладкой и чистой. При резании древесины в плоскости волокон перпендикулярно их длине происходит разрыв связи между волокнами в результате бокового внедрения резца. Поверхность резания получается с заусенцами и задирами.
Усилия, необходимые при резании во всех трех случаях, различны. Так, если усилие при резании в плоскости волокон перпендикулярно их длине принять за единицу, то при резании вдоль волокон оно будет равно трем, а при резании в торец — шести единицам. Следовательно, наиболее тяжелым является резание в торец.
Факторы, влияющие на силу резания
Углы, при которых происходит действие резца, имеют существенное значение в процессе резания. Рассмотрим влияние различных углов на силу резания.
Угол заострения. При небольшом угле заострения резца требуется меньше усилий на резание. Однако’ малый угол не обеспечивает необходимой прочности резца, лезвие быстро затупляется и его приходится часто затачивать.
Угол наклона. Чтобы избежать трения резца о древесину, связанного с этим нагревания его и увеличения.силы резания, заднюю грань резца обычно устанавливают с наклоном не менее 10° к плоскости резания.
Угол резания. Давление образующейся при резании стружки на переднюю грань резца и вызываемое ею трение связаны с величиной угла резания. Следовательно, с этой же величиной связана и сила резания. Чем меньше угол резания, тем меньшее усилие требуется для внедрения резца в древесину. Однако произвольно уменьшать угол резания нельзя, так как это связано с изменением углов заострения и наклона. Исходя из требований устойчивости резца и наибольшей чистоты обработки, применяют угол резания при работе с ручным инструментом не менее 45°, а при станочной обработке больше 45°.
Кроме углов, на процесс резания влияет следующее.
Твердость древесины. Чем тверже древесина, тем больше усилий требуется для ее резания. Резание свилеватой или косослойной древесины требует также больших усилий, чем резание прямослойной древесины в одном и том же направлении.
Направление резания. Наименьших усилий при других одинаковых условиях требует резание в плоскости волокон перпендикулярно их направлению. Это объясняется строением древесины и неодинаковой ее крепостью в разных направлениях. В практике, однако, редко встречается тот или иной вид резания в чистом виде. Чаще имеет место более сложный вид резания — резание под углом, когда резец перемещается из одного направления в другое. Процесс образования стружки в этом случае более сложен, и вид стружки определяется тем направлением резания, которое преобладает. При работе вращающимся режущим инструментом, когда лезвие резца описывает кривую, угол перерезания волокон изменяется в зависимости от положения резца (рис. 5).
Степень затупления резца. При внедрении в древесину затупленного резца волокна не перерезаются, а сдавливаются, сминаются и разрываются, что повышает сопротивление резанию. Сила резания при этом возрастает.
Трение резца о стружку. Образующиеся при резании древесины стружка или опилки занимают значительно больший объем, чем плотная древесина. Попадание опилок или стружек между резцом и стенками пропила или гнезда (при сверлении) приводит к значительному увеличению силы резания.
Ширина лезвия резца. При работе резца, ширина которого меньше ширины обрабатываемой поверхности (например при выборке шпунта или пилении), разрушение древесины происходит не только лезвием, но и боковыми кромками резца. Это требует увеличения силы резания, особенно при обработке поперек волокон, когда происходит разрыв их по длине.
Влажность древесины. Повышение влажности древесины влечет за собой изменение ее сопротивляемости резанию. Так если удельное сопротивление резанию воздушно-сухой древесины с влажностью 15% принять за 1, то удельное сопротивление резанию свежесрубленной древесины составит 0,9.
Факторы, влияющие на чистоту резания
На чистоту резания оказывают влияние следующие факторы.
Направление резания. Наилучшая чистота обработки достигается при резании вдоль волокон.
Подпор волокон перед резцом. Для предупреждения отщепления частиц древесины при резании перед резцом создают искусственный подпор волокон. Чем ближе к лезвию сделан подпор волокон, тем более чистой выходит из-под резца обработанная поверхность. У ручного рубанка, как и у других строгальных инструментов, подпор волокон производится передним краем пролета в подошве. У фуговальных станков подпор волокон производится губкой передней плиты, у рейсмусовых — передним краем колпака.
Надламывание стружки. Для обеспечения наибольшей чистоты поверхности и предупреждения отщепления стружку при срезании надламывают. Для этой цели применяет струж-коломатели (в ручных рубанках их называют горбатиками). При образовании стружки стружколоматель круто загибает ее вперед, расчленяя на более мелкие частицы.
При механической обработке, например на рейсмусовом станке, стружколомателем является чаще всего прижимная планка ножа, которой придают соответствующий профиль, наиболее способствующий надламыванию стружки.
Толщина стружки. Чем тоньше снимают стружку при резании, тем чище получается обрабатываемая поверхность. Толстая стружка больше сопротивляется изгибанию и надламыванию. При снимании толстой стружки больше опасность отщепления и образования опережающей трещины. В современных циклевальных станках, предназначенных для зачистки поверхностей столярных заготовок, толщина стружки доводится до 0,01 мм.
Острота заточки резца. Непременным условием получения чистой поверхности древесины при резании является острота заточки резца. Затупленный резец, как уже говорилось, сминает древесину и не разрезает, а разрывает волокна, отчего поверхность получается шероховатой.
Угол резания. Чистота обработки повышается с увеличением угла резания. Увеличение угла резания приближает резание к скоблению. При этом уменьшается толщина стружки и она лучше надламывается.
Скорость резания. Скоростью резания называется скорость движения резца, измеряемая в метрах в секунду. С повышением скорости резания (числа оборотов) при одних и тех же условиях увеличивается число действующих в единицу времени резцов, следовательно, улучшается качество обработки.
Число действующих резцов. Уменьшение числа действующих резцов (зубьев пилы, ножей в ножевой головке) при одних и тех же условиях влечет за собой увеличение толщины стружки, приходящейся на один резец. Следовательно, при этом уменьшается удельная сила резания (удельная работа). Однако ухудшается качество обработки поверхности.
Скорость подачи. Скоростью подачи называется скорость движения древесины навстречу обрабатывающему резцу (а иногда движение резца навстречу неподвижной древесине). Скорость подачи измеряется в метрах в минуту. Повышение скорости подачи ведет к увеличению толщины стружки и соответственно к уменьшению удельной силы резания. Увеличение скорости подачи ведет также к понижению чистоты обработки поверхности, поэтому для получения требуемой чистоты при больших скоростях подачи применяют большое число оборотов ножевых головок и устанавливают на одной головке до 12—24 ножей. В тех случаях, когда это невозможно, выбирают соответствующие скорости подачи в зависимости от требуемой чистоты поверхности.
Столярные работы - Основы резания древесины
Остались вопросы по теме - "Основы резания древесины", задайте их на