Динамика пиления или по Брешадскому вопрос 56

 

 

При поперечном пилении главная кромка режет поперек воло­кон, а боковые кромки — в торец. В этом случае, если боковые кромки будут иметь β₁ = 90°, то получится значительный отгиб воло­кон и нечистый пропил.

 

Таблица 8.9

Максимальная подача на зуб, мм, при различной заданной шероховатости поверхности пропила для поперечного пиления (средние производственные условия резания, зубья острые) круглыми пилами

 

58. Фрезерование − динамика процесса: определение сил (средней за оборот, на ду­ге контакта, максимальной), мощности резания. См вопрос 59.

 

59. Фрезерование − кинематика, качество обработанной поверхности.

 

Цилиндрическое фрезерование поперек волокон и в торец имеет ту же кинематику, что и продольное, однако, силовые характеристики процессов, а также стружкообразование и связанное с ним качество обработанной по­верхности будут иными, т. к. относятся к другим видам резания. Напри­мер, торцовое фрезерование позволяет избежать волн на обработанной по­верхности, уменьшить сколы и задиры при обработке сучков, ограничить дефекты при обработке концов заготовок, но, в то же время, не позволяет получить шероховатость обработанной поверхности ниже 0,05 мм. Цилин­дрическое фрезерование с применением винтовых ножей и пластин позво­ляет избежать ударных нагрузок и снизить вибрации при резании, но ус­ложняет проблему точности установки режущих элементов и их подготов­ки к работе. Криволинейное фрезерование всегда может рассматриваться

как цилиндрическое в данном положении резца и заготовки. Профильное фрезерование − дальнейшее усложнение цилиндрического.

 

На шероховатость получаемой поверхности заготовки влияют кинематические волны, обусловленные кинематикой фрезерования, а также неровности разрушения − заколы, отщепы, вырывы древесины. Для уменьшения длины и глубины волны используют тщательно настроенный многолезвийный инструмент, увеличивают скорость резания относительно подачи. Здесь важно, чтобы все режущие кромки находились на одной окружности с центром на оси вращения фрезы, тогда все резцы будут участвовать в процессе резания и, соответственно, уменьшать размеры кинематической волны. Исключить неровности разрушения удается чаще всего экспериментальным подбором оптимальных режимов фрезерования.

 

Фрезерование — процесс обработки ма­териалов вращающимися резцами, в результате которой от ма­териала отделяется часть в виде стружки серповидной формы.

 

Продольно-торцовое фрезерование

 

 

Рис. 2. Схема сил резания при фрезеровании:

 

 

Скорость резания

 

 

Скорость подачи

 

 

 

Средняя касательная сила резания, приходящаяся на один ре­зец, за один оборот вала при е≥0,1 мм

 

 

при e_µ≤0,1 мм

 

 

 

Средняя касательная сила резания, при е≥0,1 мм

 

 

при e_µ≤0,1 мм

 

 

где а _ρ – коэффициент, учитывающий остроту резца;

р – удельная сила резания по задней поверхности резца, H/мм;

b – ширина фрезерования, мм;

U_z – подача на резец:

 

 

θ – кинематический угол встречи:

 

h – толщина снимаемого слоя, мм; D – диаметр фрезы, мм; k – среднее условное давление по передней поверхности резца, H/мм²; – длина дуги контакта:

 

 

t – шаг между резцами, мм.

 

Мощность резания

 

 

60. Пути экономии сырья. Роль теории резания древесины в выполнении этой зада­чи.

 

Экономный раскрой древесины зависит от толщины пил и их стойкости — жесткости, определяющей точность и качество распила. Новые методы комплексной обработки древесины на агрегатных станках также во многом зависят от оптимальных конструкций режущих инструментов.

Совмещение операций технологического процесса, например пиления и строгания, осуществляется комбинированными инст­рументами. Применение таких инструментов целесообразно для экономии древесины и уменьшения трудозатрат на обработку деталей.

Широкое внедрение новых видов древесных материалов и комбинация их с пластиками (ДСП, ламинированными дре­весными материалами, гнутоклееными слоистыми конструк­циями из шпона и пр.) как одно из прогрессивных направлений рационального использования сырья и отходов механической переработки древесины немыслимо без внедрения в производ­ство высокоизносостойких деревообрабатывающих инструмен­тов с пластинками из твердых сплавов.

Внедрение автоматизации станочной обработки деталей из древесины и древесных материалов в большой степени зави­сит от повышения износостойкости дереворежущих инструмен­тов, ускорения смены и увеличения точности и надежности их работы. Оригинальными и рациональными мероприятиями в этом отношений являются внедрение быстродействующих кон­струкций зажимных патронов, применение гидравлических устройств для крепления инструментов, револьверных головок с комплектом режущих инструментов, дистанционного управ­ления настройкой режущих элементов станков на размер обра­ботки и пр.

Интенсификация процессов механической обработки древе­сины способствует увеличению производительности и уменьше­нию трудоемкости производства деталей. Решение этой проб­лемы зависит от оптимальных качеств режущего инструмента, обеспечивающего высокие режимы резания при хорошем каче­стве и точности обработки.

Особое значение имеет решение проблемы качества обра­ботки древесины. До последнего времени исследование процесса резания древесины заключалось в большинстве случаев в реше­нии силовых зависимостей и в малой степени раскрывало физическую сущность качества обработки и зависимость его от раз­личных факторов. В то же время производительность обработки диктуется качеством ее — чистотой поверхности. В свою очередь чистота обработки зависит в большой степени от оптимальной геометрии инструмента и качества его подготовки к работе.

Таким образом, режущий инструмент является тем револю­ционизирующим фактором, который приводит к созданию новых конструкций станков и рациональных методов обработки.

 

 

61. Назначение и классификация токарного инструмента. Сущность процесса точе­ния.

 

Технологическая цель процесса точения состоит в получении дета­лей с поверхностями тел вращения − цилиндрической, конической и слож­ной формы. По направлению подачи относительно оси вращения различа­ют точение продольное (осевое) и поперечное. При продольном (осевом) точении вращательное движение резания придают заготовке, а движение подачи вдоль оси вращения − резцу; при этом срезается непре­рывная винтовая стружка постоянного сечения.

 

Режущий инструмент токарных станков для обработки древесины − ручные и станочные токарные резцы, круглопалочных станков − сменные ножи ножевых головок (рис. 10.2).

 

 

Рис. 10.2. Режущий инструмент для точения древесины: а − токарные ручные резцы: 1 − с полукруглым лезвием для чернового точе­ния: II − с прямым лезвием для чистового точения; III – VI − для фигурного точения; б − токарный станочный проходной резец для чистового точения; в − ножевая головка круглопалочного станка; 1 и 3 − болты; 2 − нож; 4 − корпус; 5 − резцедержатель

 

 

Ручные токарные резцы при работе устанавливают на специальном подручнике и удерживают руками.

Для чернового точения применяют обдирочные резцы с полукруг­лым лезвием (на рис. 10.2, а, поз. I) в виде желобчатой пластины с фаской. Ширина резца 3...50 мм, угол заострения 30...35°. Такими резцами можно работать с подачей на оборот до 3 мм при глубине точения не более 5 мм.

Для чистового точения используют резцы с косым лезвием (II). Шири­на чистовых резцов (косяков) 6...50 мм, угол заострения лезвия 20...30°, скос лезвия относительно продольной оси резца 70...80°. Этими резцами можно работать с подачей на оборот 0,5... 1,5 мм при глубине точения 1...2 мм.

Для обточки внутренних поверхностей применяют расточные резцы (крючки), часто имеющие криволинейную режущую кромку (III − V), для нарезки резьбы − резцы гребенки (VI).

Толщина плоской части ручных токарных резцов 3...4 мм, длина ра­бочей части 110...130 мм, общая длина с рукояткой 265 мм. При работе с подручником вершину лезвия располагают несколько выше оси центров токарного станка, придавая резцу такой уклон, чтобы поддерживался угол резания порядка 45...50°.

Станочные токарные резцы закрепляют в суппорте станка. В зависи­мости от назначения они подобно ручным резцам имеют различную гео­метрию режущей части. На рис. 10.2, б в качества примера показан про­ходной чистовой резец. Наилучшие угловые параметры главного лезвия станочного токарного резца: α = 8... 15°, β = 30...40°, γ = 45...55°.

Резцы круглопалочных головок − это сменные ножи ножевых голо­вок круглопалочных станков, предназначенных для изготовления деталей цилиндрической формы или с плавно изменяющимся по длине детали диаметром. По существу ножи круглопалочных станков являются разно­видностью станочных токарных резцов. Они закрепляются в головке (рис. 10.2, в) болтами. Режущая кромка со стороны входа заготовки имеет за­кругленную часть для плавного врезания.

 

 

62. Назначение и классификация шлифовального инструмента. Конструкции шли­фовального инструмента и их выбор.

 

К механическому инструменту относят шлифовальные машинки. Обычно бывают пневматические и электрические, т.е. имеют пневмо или электропривод. Каждый привод имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим основные качества шлифовальных машин, определяемые видом привода.

 

С пневмоприводом: возможность регулирования скорости действия; малый вес; отсутствие нагревания при длительной работе; необходимо наличие системы подачи сжатого воздуха.

 

С электроприводом: в некотором исполнении нет возможности регулирования скорости действия; относительно большиий вес; нагревание при длительной работе; нет необходимости в специальномцеховом оборудовании; необходимость соблюдения мер безопасности при работе с электроинструментом.

 

Виды шлифовальных машинок

В основном, шлифовальные машинки подразделяются по характеру осуществляемого ими движения при шлифовании.

 

Шлифовальные машинки с вращательным движением

 

Шлифовальная бумага совершает вращательное движение. Башмак машинки круглый.

 

Преимущества: возможно очень агрессивное шлифование; идеальна для грубого шлифования; возможно ускоренное шлифование.

 

Недостатки: большое нагревание; затрудненное шлифование ровных поверхностей.

 

Применение: удаление старой краски; подготовка металла под шпатлевание;

удаление ржавчины.

 

Шлифовальные машинки с колебательным движением

Шлифовальная бумага совершает колебательные движения. Башмак машинки прямоугольный.

 

Преимущества: идеальна для грубых и ровных поверхностей; большая площадь шлифования.

 

Недостатки: на закругленных поверхностях неприменима; возникновение вибрации при неплотном прилегании башмака;невозможно применение башмака с гибким креплением.

 

Применение: шлифование ровных поверхностей; шлифование полиэфирной шпатлевки.

 

Шлифовальные машинки с вращательно-колебательным движением

Шлифовальная шкурка совершает вращательные и колебательные движения. Башмак машинки круглый. Называют еще "орбитальной" и "эксцентриковой".

 

Преимущества: хорошая управляемость при высокой производительности. небольшое нагревание.

 

Недостатки: при шлифовании башмак следует вести параллельно поверхности, иначе остаются глубокие риски; не подходит для шлифования шпатлевки на ровных поверхностях.

 

Применение: шлифование слоя краски; хорошо подходит для окончательной обработки грунта.

 

Поскольку шлифовальная машинка, при шлифовании, совершает движения, шкурка должна быть надежно соединена с подвижным башмаком. Лучшим решением, при ремонте кузова, является применение различных самопристающих покрытий и прижимных систем. Форма подвижных башмаков шлифовальных машинок определяется их назначением:

жестко закрепленный башмак не следует профилю поверхности, кроме того он оставляет характерный рисунок. Он применяется на ровных поверхностях;

гибко закрепленный башмак следует профилю поверхности. Его применяют для окончательной обработки поверхностей (например, при шлифовании грунта перед нанесением краски).

 

 

63. Сущность процесса строгания и лущения древесины. Кинематические соотно­шения, геометрия срезаемого слоя и обработанной поверхности.

 

1. Лущением называется процесс поперечного резания древесины для получения стружки (шпона) заданной толщины, при котором траекторией резания является спираль (рис. 3, а).

На лущильных станках чурак 4, зажатый с торцов кулачками 3, вра­щается шпинделями с заданной угловой скоростью. Одновременно нож 2, закрепленный в суппортах, перемещается к оси вращения чурака с посто янной скоростью до конечного диаметра D_к остатка чурака (карандаша) 5. Скорость главного движения определяют как скорость перемещения по окружности точки чурака, совпадающей с вершиной лезвия ножа:

 

 

 

где D – диаметр окружности резания (диаметр чурака в данный момент), мм; n – частота вращения чурака, мин^-1.

 

Чтобы обеспечить постоянство толщины срезаемого шпона 1, ско­рость подачи v_s, м/мин, устанавливается такой, что перемещение суппорта за время одного оборота чурака соответствует заданной толщине шпона; v_s= an /1 000, где а − толщина сырого шпона, мм. Так как поверхность ре­зания при лущении не плоская, ее положение определяется касательной к спирали в точке лезвия СТ, от которой отсчитываются рабочие углы ножа α_р, γ_р, δ_р (рис. 3, б). При установке удобнее измерять углы, считая от ка­сательной к окружности CN (вертикали); обычно эти углы называют уста­новочными (номинальными) – α, γ, δ. Угол между СТ и CN – угол движения

 

 

 

 

Рис. 3. Лущение: а – схема процесса; б – траектория и углы резания

 

 

Рис. 4. Стружкообразование при лущении

 

 

2. Строганием называется процесс поперечного или продольного (отно­сительно волокон) резания древесины для получения стружки (шпона) за­данной толщины при прямолинейной траектории резания. Наибольшее прак­тическое значение имеют процессы поперечного строгания древесины на об­лицовочный шпон толщиной 0,6–0,8 мм и на дощечки толщиной 5–15 мм.

Главное движение сообщается ножу 2 или кряжу 1. В первом случае нож движется возвратно-поступательно со скоростью v, кряж во время ре­зания остается неподвижным, а в конце холостого хода ножевого суппорта кряж подается вертикально вверх на заданную толщину шпона. Использу­ются две схемы строгания: горизонтальная (рис. 5, а) и вертикальная (рис. 5, б), равноценные по кинематическим и силовым характеристикам.

 

 

Рис. 5. Схемы поперечного строгания:

а – шпона, горизонтальная; б – дощечек, вертикальная

 

Скорость резания характеризуют средней скоростью перемещения суппорта и определяют по формуле

 

 

где S – длина хода суппорта, мм; n – частота двойных ходов суппорта, мин^-1.

 

64. Назначение и классификация инструмента, используемого для резания матери­алов без стружкообразования. Конструкции и параметры режущих инструментов.

 

 

Резание без стружкообразования осуществляется в станках для изготовления шпона, ножерезательных станках (НТД), гильотинных и дисковых ножницах, а также штамповочных прессах.

Резание древесины без стружкообразования может быть осуществлено путем лущения чурака на дощечки толщиной около 4 мм, предназначенные для изготовления легких ящиков (рис. 31). Нож 1 лущильного станка совершает поступательное движение, а чурак 2 — вращательное. При лущении шпон срезается в виде непрерывной ленты.

До срезания шпона на поверхности чурака дисками 3 наносятся поперечные надрезы. Расстояние между дисками равно заданной длине вырабатываемых дощечек. Затем на поверхности отрезка роторными ножами, 4 наносятся продольные надрезы. Расстояние между лезвиями соседних ножей равно заданной ширине вырабатываемых дощечек. Глубина поперечных и продольных надрезов равна толщине шпона или дощечек (4 мм). Зона кряжа с надрезами перемещается к ножу, где с помощью прижимной линейки 5 отделяются дощечки 6. Такой принцип выработки дощечек отличается высокой производительностью.

 

 

Рис. 7.1. Конструкция и параметры ножей:

в – лущильные; г – стружечные

 

Строгальные ножи без прорезей имеют следую­щие размеры: толщина S = 3 мм, ширина В = 25...40 мм, длина L = 25...1610 мм, строгальные ножи с прорезями толщину S= 0 мм, ширину В=100...110 мм, длину L = 60...310 мм, число прорезей 1...4, при шаге прорезей l ₁ = 40...80 мм, расстояние до прорези l = 25...35 мм.

Лущильные ножи изготовляются из двухслойной стали (рис. 7.1,в), режущая часть ножей — из стали 85ВФ, 8Х6НФТ, корпус — из стали 10. Угол заточки у лущильных ножей 18... 25°. Длина ножей 750...2800 мм, ширина 115...200 мм, тол­щина 9...17 мм. Твердость режущей части HRС_э 55...60.