Резание древесины

Резец – это клиновидное тело на инструменте, которое в зависимости от его формы может быть ограничено несколькими (тремя, четырьмя и более) плоскими или криволинейными плоскостями (гранями).

Элементарный резец (рис. 1.5) является составной частью инструментов для механической обработки древесины и представляет собой клин, имеющий одну режущую кромку (1-2) и ограниченный четырьмя гранями: передней (1-2-3-4), задней (1-2-5-6) и двумя боковыми (1-3-5 и 2-4-6). При элементарном резании длина режущей кромки должна быть больше ширины обрабатываемого материала. Передняя и задняя грани резца должны быть плоскими, а угол резания δ и задний угол резца α постоянными. При элементарном резании лезвие резца должно быть перпендикулярно направлению его движения, траектория любой точки резца прямолинейна, а скорость движения и толщина стружки постоянны. Перечисленные условия упрощают анализ стружкообразования и позволяют рассматривать процесс резания при плоском напряженном состоянии древесины, если при этом ширина обрабатываемого материала велика по сравнению с толщиной стружки.

Основные виды резания древесины элементарным резцом (в торец, вдоль и поперек волокон) представлены на рис.1.6.

При элементарном резании удельное сопротивление резанию k, МН/м², определяется по формуле

, (1.45)

где k_о – основное сопротивление резанию, Н/м; - коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления резанию в зависимости от породы; - коэффициент, учитывающий влияние угла резания на удельное сопротивление резанию; – коэффициент, учитывающий влияние влажности древесины W на удельное сопротивление резанию; - коэффициент, учитывающий влияние затупления резца на удельное сопротивление резанию ( зависит от t-времени работы инструмента); - коэффициент, учитывающий влияние толщины стружки на удельное сопротивление резанию; - коэффициент, учитывающий влияние скорости резания на удельное сопротивление резанию (Скорость резания в пределах 50…60 м/с не оказывает заметного влияния на усилие резания. Поэтому можно принять = 1); - коэффициент, учитывающий состояние древесины, для талой древесины =1, для мерзлой =1,3…1,5 (в зависимости от температуры).

Основное удельное сопротивление резанию древесины при резании воздушно-сухой сосны (влажность W=15%) острым резцом, при угле резания δ = 45°, толщине стружки h = 1 мм, скорости резания ν до 50…60 м/с составит при резании в торец 19,6…24,5 МН/м²; при продольном резании – 6,9…9,8 МН/м²; при поперечном 4,9.

Значения , , , , приведены в прил. 5.

Усилие резания P_р, H рассчитывается по формуле

, (1.46)

где b -ширина стружки, м; h – толщина стружки, м.

Мощность N_р, кВт, расходуемая на резание, определится из выражения

. (1.47)

Для построения графиков согласно заданию находятся величины P_р и N_р при различных значениях h.

1.3.2. Пиление древесины

Процесс пиления значительно сложнее, чем резание элементарным резцом. При пилении одновременно работают несколько режущих кромок, отделение стружки происходит в закрытом пространстве, называемом пропилом. В зависимости от положения плоскости пропила относительно волокон древесины различают три направления пиления: поперечное (плоскость пропила перпендикулярна на­правлению волокон древесины), продольное (плоскость пропила параллельна направлению волокон древесины), смешанное (плоскость пропила расположена под углом меньше 1,57 рад к направлению волокон древесины).

Схема срезания дерева цепной пилой показана на рис. 1.7.

P_п

Рис. 1.7. Схема срезания дерева цепной пилой

Тяговое усиление, сообщаемое пильной цепи ведущей звездочкой, находится из выражения

, (1.48)

где Z₀ - монтажное натяжение пильной цепи, H; P_n - усилие резания при пилении, H; P_u -усилие подачи при пилении, Н; µ -коэффициент трения пильной цепи о шину (µ = 0,2); g – ускорение свободного падения, м/с²; ℓ -расстояние между осями звездочек пильного аппарата, м; m – масса 1 пог.м. пильной цепи (приложение 5), кг.

_, (1.49)

где k_n - удельная работа резания при пилении, Дж/м³; b_n – ширина пропила, м; H_n – высота пропила, м; u – скорость подачи, м/с; υ – скорость резания, м/с.

Средняя высота пропила H_n, м, за время срезания дерева и скорость подачи u, м/с, определяются из выражений:

, (1.50)

, (1.51)

где d_c – диаметр дерева в месте срезания, м; П_ч.п – производительность чистого пиления, м²/с.

Дата добавления: 2015-12-07