ГЕОМЕТРІЯ СТРУЖКИ.  ВИДИ РІЗАННЯ ДЕРЕВИНИ І ДЕРЕВНИХ МАТЕРІАЛІВ.
Химия

ГЕОМЕТРІЯ СТРУЖКИ. ВИДИ РІЗАННЯ ДЕРЕВИНИ І ДЕРЕВНИХ МАТЕРІАЛІВ.


ГЕОМЕТРІЯ СТРУЖКИ. ВИДИ РІЗАННЯ

ДЕРЕВИНИ ТА ДЕРЕВНИХ МАТЕРІАЛІВ.

clip_image002 Шар, що зрізається — це частина матеріалу заготовки, укладена між двома сусідніми поверхнями різання. Відокремлений від заготовки шар називають стружкою. Вона може бути відходом (коли при пилянні, фрезеруванні, свердлінні її якість і розміри не має значення) і продуктом, коли призначена для спеціальних цілей (якість і розміри повинні відповідати певним вимогам — лущений і струганий шпон, стружка для ДСтП). Стружку — відхід після додаткової механічної обробки іноді використовують у технологічних цілях.

Форма та розміри стружки, характер її подальшого використання впливають на зусилля, потужність та якість різання. Товщина шару, що зрізається h- це відстань між попередньою і подальшою поверхнями різання, виміряне за нормаллю до наступної.

Довжина шару l- це відрізок абсолютної траєкторії різання, укладений в межах шару, що зрізається. Ширина шару, що зрізається b – це відстань між його бічними сторонами.

Розрізняють номінальні розміри, що відносяться до недеформованого шару та визначені лише кінематикою (робочими рухами) різання та фактичні розміри стружки, що зазнала значних деформацій при різанні.

У розрахунках з різання користуються номінальними розмірами шару, що зрізається.

clip_image004

Деревина – анізотропний матеріал, що має різні властивості з різних напрямків. Таких напрямків три: Одне вздовж волокон і два поперек: радіальне та тангенціальне.

Розрізняють три основні види різання деревини.

I. Різання деревини вздовж волокон — поздовжнє, позначається II, при якому площину та напрямок різання паралельні волокнам деревини.

2.Різання деревини в торець — торцеве, позначається ^, при якому площину та напрямок різання перпендикулярні clip_image006волокна деревини.

3. Різання деревини поперек волокон, — поперечне, позначається clip_image008 при якому площина різання паралельна волокнам деревини, а напрямок різання перпендикулярно до них.

Існують також перехідні (проміжні) види різання:

поздовжньо-торцеве II-^; поздовжньо-поперечне II-clip_image008[1],торцово-поперечне I-clip_image008[2]; перехідне від кожного з перерахованих перехідних видів до третього головного поздовжньо-торцово-поперечного II-^-clip_image008[3].

Характеристикою поздовжньо-торцевого різання є кут зустрічі jв, що вимірюється між Va і напрямком волокна в межах заготовки в площині руху Д. При 0в <90про різання здійснюється проти волокон, при 90про в <180про — по волокнах, при jв=0про або jв=180про — різання поздовжнє, при jв=90про — Торцеве.

Ще однією характеристикою поздовжньо-торцевого різання є кут подачіп. Умовимося вимірювати jв у напрямку від Va до напряму волокон (у межах заготівлі). Тоді jп буде вимірюватися в цьому напрямку від вектора швидкості подачі, прикладеного до вершини різця, до напрямку волокон: 0проп<180про.

Поздовжньо-поперечне різання характеризується кутом скосу jз, що вимірюється між напрямком волокон і Vа у площині різання, 0з<90про. При jз=90про — різання поперечне.

Торцово-поперечне різання характеризується кутом нахилу jн, що вимірюється між напрямком волокон і площиною руху Д в площині, перпендикулярній площинам руху і різання, 0про£jн£90про.

clip_image010Деякі листові деревні матеріали є поперечно-ізотропними: відмінності властивостей матеріалу виявляються лише у напрямку, перпендикулярному до площини листа. Це ДСтП, ДВП, багатошарова фанера, ДСП – деревослоїсті пластики та ін. У цьому розрізняють три основних напрями різання.

Плоске (різання по площині шарів #c), коли вектор швидкості різання Va і площину різання збігаються з площиною шару.

Поздовжнє (різання вздовж шарів ||c), коли Va паралельний площині шарів, а площина різання перпендикулярна до них.

Поперечне (різання поперек шарів, clip_image008[4]c (непаралельно), коли Va і площина різання перпендикулярні шарам.

Між цими головними видами також є безліч перехідних за аналогією з різанням деревини.

Робоча зона різця

та її трансформація в процесі різання.

Вихідні характеристики процесу різання визначаються рядом факторів (лат. – рушійна сила, тут – умова перебігу процесу), які групують таким чином:

1. Чинники, які стосуються заготівлі: вид матеріалу (деревина – порода, вологість), його фізико-механічні властивості, наявність у матеріалі сполучного та інших.

2. clip_image012Фактори, що відносяться до різця: кутові параметри та геометрія різця, фізико-механічні властивості матеріалу різця, ступінь шорсткості граней та гострота різця та ін.

3. Режим і розміри обробки: товщина і ширина шару, що зрізається, швидкості подачі і різання, товщина припуску, напрям різання по відношенню до напрямку волокон. Ці фактори задаються умовами та вимогами технологічного процесу, визначають протікання процесу різання: величини зусиль різання, характер стружкоутворення та якість поверхні обробки. Розглянемо якість обробки.

clip_image014clip_image016Поверхня, утворена різанням, завжди відрізняється від номінальної, заданої кресленням. Відхилення від заданої форми поверхні характеризують точність механічної обробки, а відхилення від ідеально гладкої поверхні – її шорсткість. Точність обробки крім процесу різання залежить від точності верстата та процесів у системі СНІД (верстат – пристосування – інструмент – деталь). Якість різання характеризується також шорсткістю обробленої поверхні, яка є чергуванням виступів і западин, що виникають внаслідок будови деревини, деревних матеріалів і внаслідок процесу різання. Величина анатомічних нерівностей (структурних) не залежить від процесу різання та обумовлена ​​розмірами порожнин судин деревини (або розташуванням деревних частинок у плитних матеріалах). Різання викликає виникнення таких нерівностей, як ризики, кінематичні, вібраційні нерівності, нерівності пружного відновлення і нерівності руйнування (мшистість, ворсистість, сколи). По ГОСТ 7016-82 основним параметром при оцінці шорсткості є максимальна висота нерівностей поверхні. Rmmax. Для її визначення вимірюють висоти Hmaxi; n³5 найбільших нерівностей і знаходять їхнє середнє значення:

Rmmax=(H1max+H2max+…+Hnmax)/n=1/n clip_image018Himax

clip_image020Висоту нерівностей вимірюють профілограф-профілометр або мікроскопом МІС-11 (Hmax< 70 мкм), мікроскоп ТСП-4 (Hmax=30…800 мкм) та індикаторним глибиноміром (Hmax<800мкм). В умовах виробництва шорсткість можна оцінити шляхом порівняння із зразками (еталонами), виготовленими з того ж матеріалу тим самим видом різання, що й оброблювані деталі. Шорсткість еталонів визначається заздалегідь за допомогою приладів.

Робочу зону різця складають лезо та прилеглі до нього ділянки передньої та задньої поверхонь. Головна роль при різанні належить лезу. У ідеального, абсолютно гострого різця лезо визначається перетином двох поверхонь (передньої та задньої). Проте, вже після нетривалої роботи лезо реального різця закруглене (проф. Дешевий М.А.) Різець є клином з кутом b при вершині. Він діє на стружку силою N перпендикулярно до передньої грані na. Сила N|=- N згинає різець. Різець можна як консольну балку змінного перерізу. У перерізі різця 1-1, віддаленому від вершини (леза) на відстань x виникають напруги згину: sn=M/W=(N|x)/((by2)/6), де М — момент вигину в перерізі 1-1, W-момент опору вигину поперечного перерізу різця 1-1, y — висота перерізу 1-1, — ширина різця. Оскільки y=txgb, sn=(N|6x)/(bx2tg2b) = 6N|/(bxtg2b).

clip_image022Звідси видно, що за х®0 sn®¥. При х = 2 … 3мкм sn досягають значень межі міцності матеріалу різця, тому його кінчик неминуче обламується. Зламане лезо набуває вигляду майданчика, кути якого при різанні обкатуються і лезо закруглюється. При різанні деревини гострим різцем відбувається багаторазове обламивання шматочків кінчика різця у міру наростання сили N ‘. Цей процес триває, доки висота перерізу y не стабілізується. У результаті лезо реального різця – це перехідна поверхня (крива), що з’єднує передню та задню поверхні. Характеристики перехідної поверхні поєднують у поняття мікрогеометрії різця: поздовжній (вздовж леза) та поперечній (у нормальному до леза перерізі). Поздовжня мікрогеометрія характеризується шорсткістю ріжучої кромки (максимальна висота Нmax нерівностей профілю). Поперечна мікрогеометрія — Профілем леза в нормальному перерізі. У ідеально гострого різця – це точка N. У реального різця цей профіль зазвичай сприймають як дугу кола радіуса r( радіус затуплення). Два креслення.

У початковому стані робочі ділянки передньої та задньої граней різця – плоскі, шорсткість леза Н мах=4…5мкм, радіус затуплення r=3…5мкм.

Під час різання під дією складних фізико-хімічних процесів (механічне стирання, окислення, теплове зношування, електрохімічна корозія, абразивне зношування) відбувається знос різця, зміна геометрії та мікрогеометрії елементів його робочої зони. Різець тупиться, втрачає гостроту та ріжучі властивості.

Затуплення різця характеризують різними параметрами.

Найчастіше різання натуральної деревини обмежуються радіусом затуплення r, т.к. він надає головний вплив на сили різання, стружкоутворення. При обробці деревних матеріалів типу ДСтП, шаруватої клеєної цементностружкових та інших плит, фанери при інтенсивному зношуванні різця по задній грані параметром затуплення вибирають величину (ширину) фаски по задній грані Х.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *