Методические указания
Расчеты режимов резания деревообрабатывающих станков.
Процессы станочного резания.
Классификация процессов по технологическому назначению. Пиление рамными, ленточными и круглыми пилами, фрезерование, точение, сверление, долбление, шлифование, строгание, лущение, измельчение на щепу и стружку, бесстружечное резание.
Сущность процессов, кинематика, геометрия стружки и обработанной поверхности, особенности стружкообразования, сила и мощность резания, требования к конструкции режущего инструмента, пути увеличения производительности процессов и повышения качества обработки.
В этой теме учащийся должен разобраться в технологической сущности основных процессов обработки древесины: пилении, фрезеровании, строгании, сверлении, шлифовании, долблении, точении.
Изучать отдельные процессы резания лучше в такой последовательности:
определение процесса;
технологическое назначение процесса;
применяемый режущий инструмент и его особенности;
кинематика процесса (траектория резания, толщина стружки и т.д.);
динамика процесса (сила„ и мощность резания);
качество получаемой в процессе резания поверхности;
характерные особенности, присущие процессу резания.
Пиление. В зависимости от направления плоскости пропила по отношению к волокнам древесины различают пиление четырех видов:
торцовое - плоскость пропила перпендикулярна направлению волокон (разделка долготья на сортименты, торцовка досок);
продольное - плоскость пропила параллельна волокнам (выпиловка брусьев, досок, обрезка кромок у досок и др.);
смешенное - плоскость пропила расположена под некоторым углом, отличным от 90° по отношению к волокнам, криволинейное пиление.
По виду инструмента пиление классифицируется на: I/ пиление рамными пилами;
2/ пиление ленточными пилами;
3/ пиление круглыми пилами.
Процесс пиления происходит в закрытом пространстве, называемым пропилом. Геометрия поверхности пропила складывается под влиянием многих факторов процесса пиления: способа подготовки зубьев, качества выполнения этой операции, устойчивости пилы во время работы, выбора скорости подачи и др. Следует помнить, что расчетным путем установить высоту неровностей на поверхности обработки с учетом всех исходных факторов для процессов станочной обработки вообще и для пиления в частности практически невозможно. Поэтому в расчетах используют результаты экспериментальных данных - зависимость шероховатости от величины подачи на зуб Uz (см. приложение 4).
При рассмотрении процессов пиления также следует уяснить назначение и способы предотвращения трения боковых поверхностей пилы о стенки пропила.
Следует рассмотреть особенности, э также преимуществе и недостатки способов срезания стружек пилами с различными видами подготовки их зубьев.
Фрезерование. Фрезерование является одним из наиболее широко распространенных процессов механической обработки древесины и древесных материалов.
Особенностью процесса фрезерования является серповидная форма стружки, толщина которой переменна и равна 0 в зоне входа резца и достигает максимального значения в зоне выхода резца из заготовки. Не следует смешивать процесс фрезерования с процессом строгания, при котором траектория движения резца прямолинейна, а толщина стружки постоянна.
Основные методы фрезерования применяются при обработке по плоскости деталей вращающимся ножевым валом (фуговальные, рейсмусовые станки), при одновременной обработке с четырех сторон прямолинейных деталей (четырехсторонние строгальные станки), при профильной и плоскостной обработке прямолинейных и криволинейных деталей (на фрезерных станках), при нарезке шипов и проушин для соединения рамочных и ящичных конструкций (на шипорезных станках).
При изучении денного процессе необходимо обратить особое внимание на условия получения обработанной поверхности высокого качества.
Геометрия фрезерованной поверхности будет определяться кинематическими неровностями, т.е. волнистостью, зависящей в основном от величины подачи на зуб Uz(см. приложение 4). В действительности на качестве поверхности сказываются, также вибрационные неровности, неровности разрушения - заколы, отщепы, вырывы и пр. Здесь следует учитывать, что длина кинематических волн существенно зависит от точности установки резцов, которая должна быть достаточно высокой.
Сверление. При изучении процесса сверления должны учитываться особенности использования основных типов сверл:
I/ спиральные с конической заточкой, осуществляющих сверление в кромках деталей по принципу торцово-поперечного резания;
2/ спиральные с центром и подрезателями, осуществляющих сверление в пласть детали по принципу поперечно-продольного резания.
Следует обратить внимание на траекторию движения каждой точки режущих кромок сверла, которая имеет вид винтовой линии.
Шлифование. Шлифование - особый процесс резания. Специфика его заключается в том, что абразивные зерна - элементарные резцы - имеют различную геометрическую форму и неопределенные по величине углы резания (в большинстве превышающие 90°). Вследствие этого происходит не резание, как таковое, а скобление поверхности материала. Поэтому сила резания при шлифовании определяется аналогично силе трения.
Методы резания древесины строганием, долблением, точением разберите самостоятельно по рекомендованной литературе в соответствии с описанной ранее последовательностью изучения.
Силовые и мощностные расчеты процессов резания
Силовые и мощностные расчеты процессов резания (за исключением шлифования) ведутся по объемному методу.
Пиление рамными пилами
где К - удельная сила резания, К/мм2 (приложение 3, таблица I);
B - ширина пропила, мм;
∑l - сумма высот пропилов, измеряемая посередине бревна, мм;
∆ - посылка, подача на один оборот коленчатого вала, мм;
S - ход пильной рамки, мм.
где b- ширина пилы, мм;
С - величина развода" или плющения на сторону, мм.
где α- коэффициент, характеризующий среднюю высоту пропила для распиловки бревен вразвал, принимается в пределах 0,7 – 0,8, для развала бруса -0,9-0,95;
средний диаметр бревна при распиловке бруса равен высоте бруса;
Z - число пил в поставе.
где dв - диаметр бревна в вершине, мм;
L - длина бревна, м.
Пиление круглыми и ленточными пилами
где K - удельная сила резания, н/мм2 (приложение 3, таблицы 2,3); B - ширина пропила, мм; h - высота пропила, мм; u - скорость подачи, м/мин; Z - число пил; V- скорость резания, м/с.
Фрезерование
где K - удельная сила резания, н/мм2 ( приложение 3, таблица 4); В - ширина фрезерования, мм; h - глубина снимаемого слоя, мм.
Сверление
где D- диаметр сверла, мм.
Строгание
где B - ширина строгания, мм;
h- толщина срезанной стружки, мм.
Шлифование
где Q - сила прижима шлифовального инструмента к материалу, Н;
где q- давление шлифования, H/мм2;
Sk - площадь контакта шлифовального инструмента с материалом, мм2;
fшл - коэффициент шлифования.