Глава 6. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СЛОЖНОГО РЕЗАНИЯ

Все процессы сложного резания можно разделить на три груп­пы (рис. 17, 18): деление; поверхностная обработка (удаление тех­нологических припусков); глубинная обработка (превращение чи­стовых заготовок в готовые детали).

Деление материала может проходить с образованием струж­ки-отхода, с образованием стружки – продукта или бесстружечным способом. В первом случае деление осуществляется одним из видов пиления. Это наиболее широко распространенный процесс ста­ночной обработки. К процессам деления с образованием стружки – продукта относятся процессы лущения, строгания и измельчения древесины на щепу и стружку. Значительно меньше распростране­ны процессы бесстружечного деления, наиболее известные из ко­торых — разрезание ножами, ножницами и дисками, а также штам­повка-высечка.

Поверхностная обработка представлена такими про­цессами резания, как фрезерование, точение и шлифование, при­чем каждый из них имеет большое число разновидностей.

Наиболее распространенные процессы глубинной обра­ботки — фрезерование (пазовое и шипов), сверление и долбле­ние. Для выполнения процесса резания применяется станочный инструмент, классифицированный на группы по видам обработки древесины резанием (табл. 4).

Для упорядочения производства, правильной организации пла­нирования и обращения каждому инструменту присваивается ус­ловное обозначение (индекс).

Дереворежущий инструмент обще­го назначения разделен на подгруппы, имеющие определенный номер:

подгруппа 31 — ножи и инструмент резцовый;

подгруппа 32 — инструмент фрезерный: фрезы насадные и концевые;

под­группа 33 — инструмент сверлильный: сверла, зенкеры, долбяки и фрезерные цепочки;

подгруппа 34 — пилы рамные, ленточные, круглые.

Каждому типоразмеру инструмента присвоен индекс, первые две цифры которого указывают подгруппу инструмента, дальней­шие — его виды и разновидности, профили и размерные данные в соответствии с номерами технической документации на этот ин­струмент. Например, индексом 3420-0151 обозначена пила круг­лая, плоская типа А — для продольной распиловки древесины с параметрами 200...32... 1,4...24 (диаметр... диаметр центрального отверстия... толщина диска... число зубьев).

Таблица 4. Классификация станочного дереворежущего инструмента

Глава 7. ПИЛЕНИЕ

Общие вопросы пиления

Пиление — это процесс деления древесины на части тонким ин­струментом с расположенными по периферии резцами с превра­щением в стружку объема древесины между этими частями. В резуль­тате срезания и удаления узких стружек (опилок) образуется пропил.

Пиление на станках осуществляется многорезцовыми (зубча­тыми) инструментами — пилами. Элементы пилы — тело 3, зу­бья 2, впадины 1 (рис. 19, а). В отличие от элементарного однолез­вийного открытого резания пиление — это трехлезвийное закры­тое резание.

Пиление классифицируют по виду инструмента: рамными пи­лами, ленточными, круглыми, специальными пилами.

По ориентации поверхностей пропила относительно волокон древесины различают пиление продольное, поперечно'е и под углом к волокнам (смешанное). Важно отличать про­дольное и поперечное пиление от одноименных главных видов про­стого резания; о виде резания можно говорить только для каждого отдельного лезвия зуба пилы.

Для закрытого резания необходимо, чтобыемкость впадины между зубьями пилы была достаточно большой для размещения стружки, а профиль ее — способствующим наибольшему уплотне­нию срезанной стружки и заполнению объема впадин. Конструк­цию впадины и ее работоспособность оценивают коэффициентом напряженности впадины

где а_упл — коэффициент уплотнения опилок во впадине; а_зап — коэффициент заполнения впадин:

где V_(Упл) — объем спрессованной (уплотненной) во впадине струж­ки; V_c — объем срезанной стружки (номинальный); V_B — объем впадины.

Подставив (46) в (45), получим

Объем впадины определяется шириной срезаемого слоя b, ша­гом зубьев t₃ и коэффициентом емкости впадины Ɵ:

где произведение Ɵt₃² = f_в — площадь впадины; величина Ɵ для стандартных профилей зубьев известна, например для ленточных пил Ɵ = 0,2...0,35.

Объем срезаемого слоя

где S_z — подача на один зуб; S_zt = f_c — площадь срезаемого слоя; t — высота пропила.

Подставив в формулу (47) для о выражения для V_B и V_c, получим

Это важная для технолога формула; из нее получается формула для расчета наибольшей допускаемой подачи на зуб S_{z (max)} исходя из условия предельного заполнения опилками впадины между зу­бьями:

В знаменателе должно быть минимальное допустимое значение а, чтобы получить максимальное значение S_z.

Опытами установлено, что а_упл = 0,45...0,5 для хвойных и около 0,8 для твердых лиственных пород; а_зап = 0,5... 0,6. Таким образом, коэффициент напряженности впадины а может быть больше или меньше единицы. Например, в нормальных условиях работы зубь­ев при рамном пилении а = 0,75... 1, a_min = 0,5.

Устойчивая работа пилы в пропиле возможна при условии устра­нения трения боковых поверхностей ее зубьев и тела (полотна, лен­ты, диска) о стенки. Уширение пропила относительно толщины пилы достигается плющением или разводом зубьев, а также конструирова­нием пил с шириной режущей части зубьев, превышающей толщи­ну тела пилы (например, пил с пластинками из твердого сплава).

Развод заключается в поочередном отгибании в разные сторо­ны кончиков зубьев на величину не более 1/2 высоты h₃. При плю­щении кончик зуба уширяется в обе стороны, приобретая форму лопаточки. Плющение зубьев пил имеет ряд преимуществ перед разводом: пила приобретает большую устойчивость в поперечном направлении, появляется возможность работать с меньшим уширением пропила, зубья меньше изнашиваются.

От способа подготовки зубьев для уширения пропила зависит форма поперечного (нормального к траектории резания) сечения срезаемого слоя.

В связи с тем, что при разводе зубья отгибаются попеременно на обе стороны полотна, на каждый зуб у стенки пропила прихо­дится удвоенная подача, а следовательно, и удвоенная толщина срезаемого слоя 2а (рис. 19, б). На остальной части ширины тол­щина слоя равна а. Среднее значение толщины срезаемого слоя по сечению при пилении пилой с разведенными зубьями а_сечХ вы­числяется по формуле

где fс — площадь поперечного сечения слоя, мм²; b — ширина срезаемого слоя, равная толщине зуба пилы В, мм; а — кинемати­ческая толщина срезаемого слоя (в продольном сечении), мм; b₁ — уширение пропила (развод, плющение, свес зуба) на сторону; В_пр — ширина пропила, мм.

При пилении плющеными зубьями (рис. 19, в) толщина слоя по сечению а_сечх постоянна и совпадает с кинематической толщи­ной а, т.е. с расстоянием между смежными траекториями зубьев, которое определяется кинематикой процесса:

Для формы зуба, показанной на рис. 19, г, средняя толщина срезаемого слоя по сечению а_сеч ~ 2а при ширине b = 0,5B_np. Шири­на пропила во всех случаях равна В_пр = В + 2b₁.