Теоретические сведения. Тема: Механическое строгание древесины

Лабораторная работа №3

Тема: Механическое строгание древесины

Цель: Ознакомиться с механическим строганием древесины

Теоретические сведения.

Механическая обработка древесины производится с нарушением связи между частицами древесины (пи­ление, строгание, фрезерование, сверление, долбление) и без нарушения связи между ними (гнутье, прессо­вание). Основным способом механической обработки яв­ляется резание. Различают следующие способы резания: со стружкообразованием (пиление, фрезерование и др.) и без стружкообразования (выработка шпона, раскрой шпона на ножницах); раскалывание древесины (колка дров, клепок, изготовление драни, щепы). Чаще всего при механической обработке древесины применяют резание со стружкообразованием. Обра­ботка древесины резанием производится режущим ин­струментом, имеющим один резец (нож), несколько резцов (фрезы) и много резцов (пилы).

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 вырывины.

Во избежание этого следует стружку надломить, для чего устанавливают стружколоматель (стружколом в Рубанке).

Резец (рис. 1) 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 поверхностями резца, на­зывается углом заострения, или углом заточки. Угол, образуемый передней поверхностью резца и плос­костью резания, называется углом резания.

Рис. 1. Элементы резца:

00₁—режущая кромка (лезвие резца); 00₁— передняя грань;

00₁— задняя грань; 0₁m₁n₁ — боковые грани; Jtda —плоскость резания; β — угол заострения; δ — угол резания; а — задний угол; γ — передний угол; σ — ширина детали.

Передний угол образуется передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости ре­зания; задний угол — задней поверхностью 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. Поэтому для ножей рубанков установлен наиболее выгодный угол заострения (25 ± 2.5)°, а передний угол в зависимости от назначе­ния инструмента, характера материала и вида обра­ботки колеблется в пределах 43÷50°. При резании древесины происходит ряд сложных явлений, вызванных внедрением резца в древесину и образованием элементов стружки. Чтобы яснее пред­ставить 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 (рис. 2, а), если получа­ются две или три поверхности — полузакрытым (рис. 2, б) и закрытым (рис. 2, в).

Рис. 2. Случаи резания:

а—открытое; б — полузакрытое; в — закрытое; г — в торец; 9- вдоль волокон; е — поперек волокон; ж — торцово-поперечное; з - торцово-продольное; и — продольно-поперечное; 1— резец; 2-древесина.

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 стружки. В отличие от простого сложное резание имеет криволинейнуютраекторию 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, г) плоскость и направление резания перпендикулярны волокнам древесины — происходит поперечное перерезание воло­кон. Стружка скалывается по слоям, а поверхность получается шероховатой. При резании вдоль волокон (рис. 2, д) 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 (рис. 2, е) происходит при движении резца, при котором плоскость резания параллельна волокнам древесины, а направление ре­зания перпендикулярно им. При этом способе по­верхность получается шероховатой и лишь при тепло­вой обработке (распаривания) и при обжиме дре­весины перед резцом образуется стружка в виде непрерывной ленты хорошего качества (получение шпона).

Удельная сила при резании вдоль волокон при­мерно в 2÷2.5 раза меньше, чем при резании в торец. Удельной силой резания называется сила резания, приходящаяся на единицу площади поперечного сече­ния стружки. Удельная сила при резании поперек во­локон примерно в четыре раза меньше, чем при реза­нии в торец.

Кроме основных случаев резания различают торцово-поперечное (рис. 2, ж), торцово-продольное (рис. 2, з), продольно-поперечное (рис. 2, и) ре­зание.

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

Шероховатость поверхности характеризуется раз­мерными показателями неровностей (риски, ворсис­тость, мшистость). При обработке шероховатость поверхности зависит от направления волокон к обраба­тываемой плоскости, толщины снимаемой стружки, величины угла заострения и скорости резания, числа резцов, качества их заточки, точности установ­ки и др.

Более качественная поверхность древесины полу­чается при резании ее вдоль волокон, при подпоре во­локон перед резцом и надламывании стружки. В рубанке волокна со стороны подошвы подпирают леток, а стружка надламывается стружколомом двой­ного ножа. При работе против слоя волокон получа­ется большей частью нечистая поверхность (отщепы, отколы).

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.

На шероховатость древесины оказывает влияние скорость резания: при большей скорости резания по­верхность получается более чистой. Под скоростью резания понимают скорость движения лезвия по траек­тории резания (относительная скорость движения резца), а под скоростью подачи — скорость, с какой ме­ханизм подачи подает деталь (заготовку) к режущему инструменту. Резание древесины происходит при дви-кении резца по древесине и может производиться при Движении древесины относительно резца. Линия от­носительного движения резца называется траекторией резания.