Обработка древесины

Обработка древесины с целью получения из· нее изделий осуществляется главным образом путем механической обработки.

Основным способом механической обработки древесины является резание.

Процесс резания заключается в том, что для получения нужной формы с заготовки снимается материал в определенном направлении, слоями определенной толщины. Каждый из этих слоев носит общее название стружки.

Процесс резания осуществляется режущим инструментом – резцом, имеющим форму острого клина (рис. 141). Пересечение граней этого клина дает прямую, кривую или ломаную линию, которая носит название лезвия, или режущего ребра.

Угол, составленный передней и задней гранями резца, называют углом заточки, или углом заострения резца, и обозначают буквой β.

Поверхность, оформляемая резцом, носит название поверхности резания. Часть ее, расположенная перед резцом, называется передней, а за резцом – задней.

Угол, составляемый передней гранью резца и задней поверхностью обработки, носит название угла резания и обозначается буквой δ.

Угол между задней гранью (фаской) резца и задней частью обрабатываемой поверхности называют углом наклона резца или задним углом и обозначают буквой α:

α + β = δ.

Угол, составленный передней гранью резца и перпендикуляром к плоскости обработки, носит название, переднего угла и обозначается буквой γ (рис. 142).

Для уменьшения сопротивления резанию и для уменьшения затраты энергии на резание угол заточки в должен быть возможно малым, а задний угол резца α с целью уменьшения трения резца о древесину должен быть возможно большим. При слишком малом угле заточки лезвие резца становится нестойким, быстро тупится и легко ломается. Практически значение угла заточки в колеблется в пределах от 15° (ножи фанерострогальных станков) до 60° (в поперечных пилах). Оптимальным углом для небольших скоростей резания является угол в 45°.

Величина заднего угла α колеблется в пределах от 0 до 70°. В большинстве случаев угол α меньше 15° невыгоден, так как при этом резец начинает, как говорят, «бить затылком», т. е. тереться о поверхность резания и нагреваться. Угол резания δ бывает различным: 20-25° – в фанернострогальных станках,

45° – в некоторых круглых пилах, 45-50° – в столярных стругах, 50-55° – в строгальных станках, 65-80° (и даже до 90°) – в продольных пилах, более 90° – в поперечных пилах. В силу неоднородности строения древесины различают три типичных случая обработки древесины резанием; эти случаи характеризуются различными значениями сопротивления резанию, различным характером разрушения древесины при образовании стружки и различным видом стружки.

I. Резание в торец. При внедрении в древесину резец перемещается в плоскости, перпендикулярной к направлению волокон, и перерезает волокна поперек, преодолевая сопротивлений сжатию и смятию, оказываемое волокнами древесины (рис. 143).

II. Резание вдоль волокон (продольное резание). В этом случае лезвие резца движется параллельно направлению волокон, причем происходит сначала сжатие снимаемого слоя, а затем разрыв части волокон по длине, с нарушением связи между волокнами, расположенными в плоскости резания, и волокнами снимаемого слоя, при сохранении цельности самих волокон (рис. 144).

III. Резание поперек волокон (поперечное резание). При этом лезвие резца перемещается в плоскости, параллельной волокнам, и перпендикулярно их длине. По мере внедрения резца в древесину происходит разрыв волокон по длине и надламывание стружки вдоль волокон. Стружка получается

короткая, составленная из плохо связанных между собой частиц (рис. 145) Величина усилия, прилагаемого к резцу при снятии стружки некоторой толщины, определяется величиной нагрузки на резец, отнесенной к единице площади поперечного сечения стружки.

Давление на 1 мм2 сечения стружки называется Коэффициентом резания.

Сопротивление резанию и усилие, необходимое для его преодоления, зависит от физико-механических свойств древесины, направления резания, угла резания и сечения стружки (ее ширины и высоты). Для всех трех основных случаев резания усилие резания р может быть выражено формулой:

где b – ширина, h – высота стружки, а К – коэффициент резания, зависящий от физико-механических свойств древесины и характера резания, в – угол заострения резца.

Для небольших скоростей и угла резания о=45°. Значение К в кг/мм2 показано в табл. 68.

Таблица 68 – Значение Коэффициента резания К для некоторых пород дерева (материал сухой)

Порода дерева	Значение К в кг/мм
	Iрезание в торец	IIпродольное резание	IIIпоперечное резание
Береза	3,8-5	1,9	0,76
Бук	-	2,8	0,90
Дуб	3,8-5	2,8	0,76
Сосна	2,0-2,5	1,0	0,46
Тополь	2,0-2,5	1,5	0,46

Примерное соотношение между величиной усилия резания для случаев I: II : III – 6:3: 1. Усилие резания для сырого материала составляет приблизительно 0,6 от усилия резания для сухого материала.

Для определения работы резания пользуются формулами, выведенными опытным путем для различных случаев резания (Гартига, Денфера и др.).

Одним из существенных факторов увеличения производительности и чистоты обработки являются скорости резания. Средние скорости резания при механической обработке:

• на строгальных станках-25-40 м/сек, на круглых пилах – до 50-65 м/сек,


• на ленточных пилах – 20 м/сек и выше.

Скорости резания на круглых пилах в промышленности обычно лежат в пределах 50 м/сек.

Общие замечания. 1. Усилие резания не пропорционально толщине стружки. Оно возрастает значительно медленнее, чем происходит увеличение толщины стружки.

2.Угол резания δ заметно влияет на Коэффициент резания; с увеличением о Коэффициент резания увеличивается.

3.Для вращающихся резцов при продольном резании Коэффициент резания уменьшается как с увеличением толщины снимаемого слоя, так и с увеличением подачи s мм/об.

Работа с затупленным резцом увеличивает Коэффициент резания; при затуплении, выражающемся закруглением радиуса примерно в 0,05 мм, Коэффициент резания увеличивается на 8-12%, при радиусе до 0,2 мм Коэффициент резания увеличивается на 50-70%. При дальнейшем затуплении сопротивление резанию еще возрастает.