Механическая обработка древесины

Категория:
Производство конструкций из дерева


Механическая обработка древесины

Основной вид механической обработки древесины — резание. Это процесс, при котором происходит разделение материала на заготовки или удаление части его для получения изделий заданных форм, размеров и требуемой степени шероховатости. При резании механически нарушается связь между структурными элементами древесины (волокнами, клетками) в отличие от гнутья или прессования, при которых эта связь сохраняется. Тонкие слои Древесины, отделяемые при резании, называют стружкой, а мелкие кусочки — опилками. По принципу резания осуществляется пиление, строгание, фрезерование и др.

Для обработки древесины резанием применяют режущие инструменты, имеющие один (ножи), несколько (фрезы) или много (пилы) резцов. В общем виде резец имеет форму клина (рис. 1),

в котором различают переднюю грань, расположенную со стороны снимаемой стружки, заднюю грань, обращенную к обработанной поверхности, и две боковые грани. Передняя и задняя грани образуют режущую кромку (лезвие резца). Когда ширина резца меньше ширины материала, в резании принимают участие также боковые режущие кромки (грани резца). При поступательном движении резца получают плоскую поверхность, а при вращательном — криволинейную. Плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через режущую кромку резца, называется плоскостью резания.

В зависимости от направления движения резца по отношению к направлению волокон древесины различают торцовое, продольное и поперечное резание (рис. 2).

При торцовом резании резец движется в плоскости, перпендикулярной направлению волокон древесины, перерезая их. Срезаемая стружка скалывается на отдельные слабо связанные или совсем несвязанные элементы. При продольном резании направление резания совпадает с направлением волокон, стружка снимается в виде тонкой ленты. Поперечное резание происходит при движении резца в плоскости волокон перпендикулярно их длине. При этом элементы стружки слабо связаны между собой. Однако при создании специальных условий (снятие тонкого слоя древесины, распаривание древесины и обжим ее перед резанием) можно получить относительно прочные листовые изделия — строганый и лущеный шпон.

Величина сопротивления резанию для рассмотренных трех случаев (торцовое, продольное, поперечное) находится в соотношении 5:2:1 (при толщине стружки до 1 мм и величине угла резания 45°).

Рис. 1. Элементы простого резца: abed — передняя грань; ab’c‘d — задняя грань; ай — лезвие; а — задний угол; V — передний угол; 3—угол заострения; в —угол резания; b — ширина стружки; Л — толщина стружки

Рис. 2. Виды элементарного резания: а — торцовое; б — продольное; в — поперечное

Различают элементарное и сложное резание. При элементарном резании участвует только одна прямолинейно режущая кромка: толщина снимаемой стружки постоянна, резец надвигается на древесину с постоянной скоростью и по отношению к ее волокнам занимает одно из рассмотренных трех положений. Примером элементарного резания может быть- теска топором, резка ножом, стамеской. При сложном резании в процессе обработки участвуют несколько элементов резца. Например, резание с боковыми стенками (выборка пазов), когда длина резца не перекрывает ширину бруска.

Рис. 3. Профили зубьев пил: а —рамных; б —круглых; в — ленточных; 1 — ломаный зуб; 2 — прямой зуб; 3 — для продольной распиловки; 4— для поперечной распиловки; 5 — для досок; 6 — для бревен

В процессе обработки резанием различают движение резания (главный элемент) и движение подачи. Эти движения могут осуществляться одновременно и в разное время. Для срезания каждой новой стружки нужно переместить резец относительно древесины (или наоборот). Такое движение называется движением подачи, а скорость этого движения — скорость подачи. Движение подачи у большинства режущих инструментов совершается одновременно с движением резания. Например, при работе круглой пилы сложение двух движений дает траекторию относительного движения резца или траекторию резания. Так как окружная скорость движения пилы значительно больше скорости подачи бруска, то траектория резания почти совпадает с окружностью диска пилы и соответствующая ей скорость вращения диска является, по существу, скоростью резания.

Наиболее распространенный способ резания древесины — это пиление. Пилы представляют собой многорезцовый инструмент. Они состоят из полотна и резцов, называемых зубьями. Различают рамные, дисковые и ленточные пилы, имеющие зубья различной формы (рис. 3). Рамные пилы, представляющие собой длинные тонкие стальные полотна, предназначены для продольной распиловки бревен. Дисковые пилы с постоянной или переменной толщиной диска применяют для продольной и поперечной распиловки. Пилы с переменной толщиной диска называют строгальными. Они не требуют развода зубьев и дают гладкую поверхность распила, пригодную для склеирания или покраски. Ленточные пилы — это тонкие стальные полосы с особой формой зубьев, которые применяют для продольной распиловки пиломатериалов и для криволинейных пропилов.

При строгании древесины ножи перемещаются по прямолинейной траектории, совпадающей с направлением рабочего движения (рис. 25, а). Строганием удаляют с поверхности заготовок неровности, образовавшиеся при других видах механической обработки, или получают шпон и стружки для плит. При строгании ножи движутся вдоль заготовки или заготовка перемещается относительно неподвижных ножей. Строгание осуществляется на строгальных, циклевальных, лущильных стружечных станках.

Рис. 5. Схемы обработки древесины: а — строгание; б — фрезерование; в — лущение

При фрезеровании резание древесины осуществляется вращающимися фрезами или плоскими ножами, укрепленными во вращающихся ножевых головках (рис. 5, б). Лезвия резцов могут описывать в пространстве цилиндрическую или коническую поверхности (соответственно цилиндрическое и коническое фрезерование). Когда ось вращения инструмента перпендикулярна поверхности обработки, происходит торцовое фрезерование. Методом фрезерования получают прямоугольные заготовки точных размеров, выбирают пазы и гнезда, нарезают шипы, обрабатывают детали криволинейного или ломаного профиля. Универсальность этого вида обработки обусловлена конструкцией соответствующих станков (фуговальные, рейсмусовые, четырехсторонние строгальные, фрезерные, шипорезные) и сменностью режущего инструмента.

Обработка деталей для придания им цилиндрической или фасонной формы тела вращения производится методом точения, т. е. резания вращающейся вокруг своей оси заготовки горизонтально перемещающимся ножом (токарные станки) или методом вращения ножевой головки вокруг изделия (круглопалочные станки). При лущении заготовка вращается вокруг своей оси, при этом снимается непрерывная стружка постоянной толщины (рис. 5, в). Траекторией резания является спираль. Цилиндрические или овальные отверстия в заготовках получают путем сверления, а отверстия и гнезда прямоугольного или квадратного сечения — методом долбления (сверлильно-долбежные и цепнодолбежные станки).

В результате механической обработки поверхность древесины приобретает различную степень шероховатости, которая определяется средней величиной Rz максимальных высот микронеровностей Ящах, замеренных от их вершин до дна соответствующих впадин. Неровности могут быть различного характера: борозды от зазубрин режущего инструмента, волнистость при обработке вращающимися ножами, выколы и вырывы кусочков древесины при пилении, ворсистость и мшистость при шлифовании. В зависимости от метода обработки древесины степень шероховатости ее различна:

На чертежах классы шероховатости указывают знаком Ад с Добавлением номера класса, например Ад7. Требования к шероховатости поверхности древесины определяются назначением деталей; для склеивания требуются 7… 8-й классы шероховатости, для лакирования — 9… 10-й. При обработке вращающимися ножами кроме высоты неровностей имеет значение длина волны. Для доброкачественного склеивания длина волны не должна превышать 4 … 6 мм. При таком условии в случае совпадения гребней волн смежных поверхностей толщина клеевого слоя не будет превышать 200 … 300 мкм.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум