Углы резания

Обработка древесины, посредством которой изменяют ее размеры, форму и внешний вид без изменения химического состава, называется механической. Механическую обработку древесины можно производить резанием, гнутьем, прессованием, раскалыванием. Преобладающим видом механической обработки является резание.

Различают резание со снятием стружки и без снятия стружки. В столярном производстве древесину обрабатывают преимущественно резанием со снятием стружки способами пиления, строгания, долбления, сверления, шлифования. Резание без снятия стружки происходит, например, при разрезании на ножницах шпона и при высечке из шпона сучков.

Элементы резца:
O-O1 - режущая кромка (лезвие резца), O-O1- m1- m - передняя грань,
O-O1-n1-n -задняя грань, O - O1 - d-a - плоскость резания, "бета" - угол заострения,
"дельта" - угол резания; "альфа" - задний угол, "гама" - передний угол,
b - ширина детали, h -толщина срезаемого слоя (стружки).

Резец состоит из режущей кромки (лезвия), задней и боковой граней. Плоскость, вдоль которой прямолинейно продвигается режущая кромка резца, называется плоскостью резания. Угол, образуемый передней и задней гранями резца, называется углом заострения, или углом заточки. Угол, образуемый передней гранью резца и плоскостью резания, называется углом резания.

Процесс резания состоит в том, что под воздействием внешней силы резец, имеющий форму клина, при внедрении в древесину режущей кромкой перерезает волокна и отделяет их в виде опилок, стружки. При резании иногда получается длинная стружка, образование которой создает на поверхности вырывы. Во избежание этого следует стружку надломить, для чего устанавливают стружколоматель (стружколом в рубанке).

Передний угол образуется передней гранью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания. Задний угол образуется задней гранью резца и плоскостью резания.

Для качественной обработки древесины большое значение имеет правильный выбор углов заострения, резания, переднего и заднего. При большом угле заострения нужно затрачивать на резание древесины большие усилия, а при малых углах заострения снижается стойкость резца, он быстро затупляется, лезвие мнется, ломается.

Рис. Лезвие реального резца

Для упрощения расчетов истинную поверхность лезвия заменяют вписанной в нее цилиндрической поверхностью. Тогда в нормальном сечении резца контур лезвия будет представлять собой дугу окружности радиусом р. Грани резца касаются этой окружности в точках а и б. Радиус р, являющийся показателем степени затупления резца, называют радиусом затупления. При величине р 0,005-0,007 мм (5-7 мк) резцы считаются острыми, свыше 0,04-0,06 (40-60 мк) – тупыми.

Рис. Сили дествующие со стороны резца на древесину

При резании древесины происходит ряд сложных явлений, вызванных внедрением резца в древесину и образованием элементов стружни. Чтобы яснее представить сам процесс резания, его следует расчленить на элементы. Если в процессе обработки древесины резцом образуется одна поверхность резания и стружка срезается со всей обрабатываемой поверхности, резание называется открытым, если получаются две или три поверхности резания - закрытым.

Различают резание простое (элементарное) и сложное. Простое резание является открытым резанием, при этом ширина резца больше ширины обрабатываемой заготовки (работа гладильными ножами) и путь режущей кромки прямолинеен. Простое резание происходит при постоянной скорости и толщине стружни.

В отличие от простого сложное резание имеет криволинейную траекторию и переменную толщину стружки, причем ширина резца (длина лезвия) может быть меньше ширины обрабатываемой заготовки. По отношению к направлению волокон различают три случая резания: в торец, вдоль волокон, поперек волокон. При резании в торец (рис. 2, а) плоскость и направление резания перпендикулярны волокнам древесины - происходит поперечное перерезание волокон. Стружка скалывается по слоям. При резании вдоль волокон (рис. 2, б) резец движется вдоль волокон, при этом плоскость резания и направление резания параллельны волокнам древесины. Слои легко разделяются, и поверхность получается гладкой. Форма стружки зависит от толщины снимаемого слоя. Толстая стружка надламывается по длине, а более тонкая получается в виде непрерывной ленты (строгание фуганком).

Резание поперек волокон происходит при движении резца, при котором плоскость резания параллельна волокнам древесины, а направление резания перпендикулярно им. При этом способе резания поверхность получается шероховатой и лишь при тепловой обработке (распаривании) и при обжиме древесины перед резцом получается стружка в виде непрерывной ленты хорошего качества (получение шпона).

Удельная сила резания вдоль волокон примерно в 2...2,5 раза меньше, чем при резании в торец. Удельной силой резания называется то усилие, которое нужно приложить к резцу определенной ширины для снятия слоя древесины одинаковой толщины при одинаковой скорости движения резца.

Способы резания:
а - в торец, б - вдоль волокон, в - поперек волокон, г - торцово-поперечное, д - торцово-продольное, е - продольно-поперечное, 1 - резец, 2 - древесина

Свойства древесины разных пород различны, поэтому приходится затрачивать различные усилия при обработке разных пород. Обрабатывать древесину сосны легче, чем древесину березы, а древесину березы легче, чем древесину дуба; следовательно, чем больше плотность древесины; тем труднее обрабатывать её. Меньше усилий затрачивается на обработку влажной древесины, так как ее сопротивление разрушению ниже, чем сухой.

Большую роль для получения чисто обработанной поверхности древесины играет качество заточки резца (ножа). При работе тупым резцом волокна не перерезаются и не разделяются, а рвутся и мнутся, в результате чего получается нечистая поверхность. Острый резец легко разрезает или разделяет волокна, и поверхность древесины получается чистой.

Практикой установлено, что для ножей рубанков и лезвий стамесок оптимальным является угол заострения 25±5 °, а передний угол в зависимости от вида инструмента, обрабатываемого материала и вида обработки должен составлять 43-50 °.

Строгание древесины — процесс резания, при котором резец движется прямолинейно. Фрезерование представляет собой процесс резания древесины вращающимися фрезами, при этом траекторией резания является циклоида.

Виды фрезерования древесины:
а — цилиндрическое; б — коническое; в — торцовое; г — торцово-коническое;
д — профильное

Существуют следующие виды фрезерования.
При цилиндрическом фрезеровании (а) ось вращения инструмента параллельна поверхности обрабатываемой заготовки, а лезвия резцов описывают в пространстве цилиндрические поверхности.
При коническом фрезеровании (б) ось вращения инструмента наклонена под углом к поверхности обрабатываемой заготовки, а лезвия резцов описывают в пространстве коническую поверхность.
При торцовом фрезеровании (в) ось вращения инструмента перпендикулярна поверхности обрабатываемой заготовки; боковые лезвия резцов описывают в пространстве цилиндрические поверхности, а торцовые — поверхность кольца или круга.
При торцово-коническом фрезеровании (г) ось вращения инструмента перпендикулярна поверхности обрабатываемой заготовки, а лезвия резцов описывают в пространстве коническую поверхность.
При профильном фрезеровании (д) режущие кромки имеют сложное очертание, составленное из криволинейных элементов.

При фрезеровании передний угол рекомендуют 25-30°.

Свойства древесины различных пород неодинаковы, поэтому приходится затрачивать разные усилия при обработке различных пород. Чем больше плотность, тем труднее обрабатывать древесину. Древесину сосны обрабатывать легче, чем древесину березы, а древесину березы — легче, чем древесину дуба. На обработку влажной древесины затрачивается меньше усилий, так как ее сопротивление резанию меньше, чем у сухой древесины. Наибольшее усилие затрачивается на торцовое резание, а наименьшее — на поперечное.

Дата добавления: 2015-07-08