Резание древесины со снятием стружки

Категория:
Столярное дело


Резание древесины со снятием стружки

Резец и сущность резания. В рабочей части каждого инструмента столяра обязательно имеется резец (рубанок, долото) или несколько резцов (пила).

Резец имеет форму клина (рис. 1).

Сущность резания со снятием стружки состоит в том, что резец под действием силы внедряется режущей кромкой в древесину и отделяет от нее (срезает) частички либо в виде стружки, либо в виде опилок. Применение силы при резании необходимо для преодоления сопротивления древесины внедрению резца, для отделения стружки, для преодоления возникающего при резании трения. Эта сила называется силой резания и измеряется в килограммах.

Усилие для резания в килограммах, рассчитанное на 1 мм2 поперечного сечения стружки, называется удельным сопротивлением резанию. По удельному сопротивлению резанию и по толщине стружки определяют потребную для резания мощность.

У резца различают переднюю, заднюю и боковую грани, переднюю, боковые и задние кромки. Задняя грань широкого резца (железки рубанка, ножей на строгальных станках) образуется стачиванием фаски (рис. 1, б).

Заостренная кромка резца называется режущей. Она образуется пересечением передней и задней граней резца, иногда передней и боковой граней (у зубьев поперечной пилы). Режущая кромка резца называется лезвием.

Рис. 1. Элементы и углы резца: а—элементы резца; б —рабочая часть рубаночной железки; в — углы резца; г — углы резца рубаночной железки

У резца угол между его гранями, образующими режущую кромку, называется углом заострения, или углом заточки (рис. 1,в,г).

У работающего резца различают также угол резания, угол наклона, передний угол.

Углом резания называется угол между передней гранью резца и плоскостью резания (рис. 1, в, г).

Угол между задней гранью резца и плоскостью резания называется углом наклона, иногда задним углом.

Передний угол образуют передняя грань резца и перпендикуляр к плоскости резания, опушенный на режущую кромку.

Величина углов резца оказывает большое влияние на силу резания и качество (чистоту) обработки.

Процесс стружкообразования. Различают три случая резания в зависимости от его направления относительно расположения волокон древесины (рис. 2):
— в торец —с перерезанием волокон поперек, перпендикулярно их направлению;
— вдоль волокон — в плоскости продольного разреза ствола; поперек волокон — в той же плоскости.

Во всех трех случаях образование стружки под действием резца происходит по-разному, разной получается и стружка.

При резании в торец (рис. 2, а) резец под действием силы все глубже и глубже проникает в древесину, перерезая волокна поперек. При срезании волокна оказывают давление на переднюю грань резца. Сила этого давления превышает силу поперечного сцепления волокон стружки. Происходит скалывание на мелкую рассыпчатую стружку.

Рис. 2. Основные случаи резания: а — резание поперек волокон перпендикулярно их направлению в торец; б — резание вдоль волокон в плоскости продольного разреза ствола; в — резание поперек волокон в плоскости продольного разреза ствола

При резании вдоль волокон (рис. 2, б) срезаемая стружка вследствие своей упругости также давит на переднюю грань резца. Чем толще стружка, тем давление больше. Более или менее толстая стружка надламывается по длине. Чем ближе надлом стружки к режущей кромке, тем меньшее давление оказывает стружка на переднюю грань резца. Полного перелома стружки здесь не происходит, так как прочность древесины вдоль волокон наиболее высокая. Тонкая стружка обычно получается в виде шелковистой упругой ленты, часто завивающейся спиралью.

При резании поперек волокон в плоскости их продольного расположения (рис. 2, в) стружка получается короткой, ломкой, так как волокна древесины в этом направлении слабо связаны между собой.

В производстве возможны случаи резания и в других направлениях, например в полуторец, т. е. под острым или тупым углом к направлению волокон.

Факторы, влияющие на силу резания. На потребную для резания силу влияют: направление резания, твердость и структурные особенности древесины, величина углов резца и степень его остроты, трение, возникающее при резании, ширина лезвия резца.

Направление резания. Наименьших усилий при других одинаковых условиях требует резание поперек волокон в плоскости продольного разреза ствола: оно в 5—6 раз легче резания в торец и в 3—4 раза легче резания вдоль волокон. Резание в по-луторец намного легче резания в торец. Резание свилеватой древесины требует больших усилий, чем резание вдоль волокон, и меньших по сравнению с резанием в торец. Резать прямослойную древесину легче, чем косослойную.

Твердость древесины. Чем тверже древесина, тем больше усилий требуется для ее резания. Если сопротивление резанию древесины сосны принять за единицу, то сопротивление резанию древесины лиственницы составит 1,1, березы 1,2—1,3, бука 1,3—1,5, дуба 1,5—1,6, ясеня 1,5—2,0, липы и осины 0,8, ели 0,9—1,0 (по данным проф. М. А. Дешевого).

Угол заострения р е з ц а. При небольшом угле заострения резца требуется меньше усилий на резание. Но древесина обладает значительной твердостью, особенно древесина дуба, бука, граба, лиственницы и других твердых пород, поэтому при малом угле заострения лезвие будет быстро тупиться и даже выкрашиваться (ломаться); частая заточка и смена резца потребуют затраты большого количества рабочего времени. Поэтому на практике угол заострения делают значительным — в 20—35° и больше.

Угол резания. Чем больше угол резания, тем больше давление стружки на переднюю грань резца и вызываемое ею трение, а поэтому требуется больше усилий для резания. Установлено, что с увеличением угла резания от 45 до 85° усилие для резания древесины вдоль волокон возрастает в 2,8 раза.

Однако сильно уменьшать угол резания нельзя: от этого будет понижена чистота обработки. В большинстве случаев при работе ручными инструментами угол резания применяют до 45°, а при станочной обработке, как правило, больше 45°.

Угол наклона резца. Волокна древесины перед срезанием несколько сминаются режущей кромкой резца; в случае затупления резца смятие волокон значительно увеличивается. После перерезания волокон их оставшиеся концы, ранее примятые режущей кромкой, вследствие своей упругости выпрямляются и создают трение о заднюю грань резца. Это вызывает увеличение силы резания, а также нагрев резца. Поэтому наклон резца к плоскости резания делают под углом не менее 10°.

Затупленность резца. При работе режущая кромка резца затупляется — становится заоваленной. Такая режущая кромка не перерезает волокна древесины, а вдавливает их, сминает и разрывает. При этом требуется больше усилий, чем при резании острым резцом. Установлено, что через 4 часа непрерывной работы потребная сила для резания вследствие затупления резца возрастает в полтора раза.

Трение резца и стружки. Кроме неизбежного трения стружки о переднюю грань резца, а также трения, возникающего при работе затупленным резцом, при пилении и сверлении древесины наблюдается сильное трение между резцом, стружкой и стенками пропила или поверхностью высверливаемого отверстия. При

пилении опилки проникают в промежутки между пилой и стенками пропила и создают там трение, вызывающее значительное увеличение силы резания и нагрев пилы. Примерно то же происходит при сверлении сверлами, не приспособленными к выбрасыванию стружки.

Факторы, влияющие на чистоту резания. Чистота резания (чистота обработки) зависит от количества и величины неровностей на обработанной поверхности древесины (выколов, вырывов волокон, вмятин). Чем больше таких неровностей и чем они глубже, тем поверхность древесины шероховатее. На чистоту резания влияют: направление резания, наличие или отсутствие подпора волокон перед резцом, надламывание стружки при ее срезании, толщина стружки, степень остроты резца, угол резания, скорость резания, особенности строения древесины.

Направление резания. Наиболее чистая обработка достигается при резании вдоль волокон. Чистую обработку торца можно получить при снятии очень тонкой стружки. Резание поперек волокон чистой обработки не дает, так как из-за слабого соединения волокон в этом направлении значительное количество их вырывается резцом.

Подпор волокон перед резцом. Древесина обладает значительной упругостью. Резец при работе изгибает стружку, и она вследствие своей упругости на некотором расстоянии впереди резца отщепляется от обрабатываемой

древесины (рис. 3, а), в результате строганая поверхность получается шероховатой. ОКроме того, в зависимости от строения древесины (косослой, широкослой-иость) перед резцом нередко образуется опережающая трещина, которая уходит в сторону от линии резания. Чтобы избежать этого, делают так называемый подпор волокон, т. е. древесину перед резцом прижимают (рис. 3, б). Чем ближе

к лезвию резца сделан подпор волокон, тем более чистой получается из-под резца обработанная поверхность.

Рис. 3. ипосооы достижения чистого (гладкого) резания: а — образование шероховатой поверхности вследствие отщепления стружки перед ее срезанием; б — резаиие с подпором волокон; в — применение стружколомателя? г — применение увеличенного угла резания

При резании с подпором волокон стружка сохраняет некоторую упругость. Чтобы совершенно устранить упругость стружки и достигнуть более чистого строгания, стружку при срезании надламывают. Для этого применяют стружколоматели. Например, в ручном рубанке на рабочую железку накладывают контржелезку, т. е. вторую изогнутую железку (рис. 3, в). Стружка тотчас же после срезания отклоняется стружколомателем почти под прямой угол к обрабатываемой поверхности и при этом надламывается.

Толщина стружки. Чем толще снимается стружка, тем больше она сопротивляется изгибанию и надламыванию. Поэтому толстая стружка до срезания отщепляется от обрабатываемой древесины, при этом перед резцом часто образуются опережающие трещины. Чистая обработка может быть достигнута при снятии тонкой стружки.

Острота заточки резца. Чистую поверхность древесины можно получить при резании только остро наточенным резцом. Затупленный резец сминает и разрывает волокна, отчего поверхность древесины получается шероховатой.

Угол резания. Чистота обработки улучшается с увеличением угла резания. Это происходит потому, что увеличенный угол резания способствует надламыванию стружки и позволяет снимать более тонкую стружку (рис. 3, г). Увеличенный угол резания приближает резание к скоблению, при котором резец устанавливается к обрабатываемой поверхности под углом 90°, а стружка получается очень тонкой, ажурной.

Скорость резания. Чем больше скорость резания, т. е. чем быстрее движется резец, тем чище получается обрабатываемая поверхность. При большой скорости резания волокна стружки перерезаются лезвием раньше, чем они успевают изогнуться или отщепиться от древесины. Поэтому в деревообработке применяют большие скорости резания. Некоторые деревообрабатывающие станки работают со скоростью резания до 70—100 м/сек.

Особенности строения древесины. Особенности строения древесины сильно влияют на чистоту ее обработки резанием. Отщепы и вырывы древесины часто образуются около сучков, на свилеватых местах, при резании против слоя (в задир).


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум