Виды резания древесины

Главные направления ствола дерева

Физико-механические свойства ствола дерева различны в трех взаимно перпендикулярных направлениях: поперечном, радиальном и тангенциальном (рис. 1).

Поперечным называется разрез, проходящий перпендикулярно оси ствола и направлению волокон. Он образует торцовую плоскость.

Радиальный разрез – это продольный разрез, проходящий через сердцевину по радиусу ствола. Сердцевина расположена примерно в центре ствола и на радиальном разрезе видна в виде узкой темной полосы.

Тангенциальный (тангентальный) разрез – это продольный разрез, проходящий на некотором расстоянии от сердцевины касательно к годичному слою.

Древесина в указанных разразах значительно отличается по своему строению. Поперечный разрез образован перерезанием трахеидов (волокон хвойных пород) и волокон либриформа и сосудов (у лиственных пород) нормально к их длине. Тангенциальный разрез получен перерезанием смоляных ходов и сердцевинных лучей нормально к их длине и частичным перерезанием волокон и сосудов параллельно их оси. Радиальный разрез образован перерезанием волокон и сосудов параллельно их длине.

Механические свойства древесины по главным направлениям различны. Это свойство называют ортотропией. Механические свойства древесины различны и в промежуточных направлениях. Это свойство материала называют анизотропией. Таким образом, древесина – анизотропно-ортотропный материал волокнисто-слоистого, разноклеточного строения с пустотами. Эти свойства древесины значительно затрудняют организацию процесса резания.

Несмотря на анизотропность, можно найти общие свойства резания древесины. Например, поперечный разрез может быть получен при перемещении лезвия по взаимно перпендикулярным направлениям V1 или V2, тангенциальный разрез - по направлениям V3 или V4, а радиальный - по направлениям V5 или V6. Резание древесины по указанным направлениям позволяет выделить три главных вида резания: торцовое (^), продольное (//) и поперечное (#).

При торцовом резании (направления V1 и V2) вектор скорости главного движения и плоскость резания перпендикулярны направлению волокон.

При продольном резании (направления V3 и V5) вектор скорости главного движения и плоскость резания параллельны направлению волокон.

При поперечном резании (направления V4 и V6) вектор скорости главного движения перпендикулярен, а плоскость резания параллельна направлению волокон.

На практике чаще встречаются промежуточные, переходные виды резания (рис. 2, а).

Продольно-торцовое (//–^) – это переходное резание от продольного к торцовому, при котором вектор скорости главного движения и плоскость резания составляют острый угол с направлением волокон. Резание характеризуется углом перерезания волокон j_в (рис.2, б).

Угол перерезания волокон - это угол между вектором скорости главного движения и волокнами древесины, направленными в срезаемый слой.

Поперечно-торцовое резание (#–^) – это переходное резание от поперечного к торцовому, при котором плоскость резания составляет острый угол с волокнами, а вектор скорости главного движения перпендикулярен к ним.

Острый угол между плоскостью резания (или режущей кромкой) и волокнами jн называют углом наклона. При j_н = 0° резание получается поперечное, а при j_н = 90° резание переходит в торцовое.

Поперечно-продольное резание (#–//) - это переходное резание от поперечного к продольному, при котором вектор скорости главного движения составляет острый угол с волокнами, а плоскость резания параллельна им. Острый угол между режущей кромкой и волокнами jc называют углом скоса. При j_c = 0° получается поперечное резание, а при j_c = 90° резание переходит в продольное.

При продольной подаче заготовки в зависимости от положения режущих кромок инструмента относительно волокон древесины возможно резание продольно-торцовое или продольно-торцово-поперечное.

Экспериментально найденные обобщенные зависимости удельной силы резания от углов перерезания волокон для указанных видов резания по данным А.Л. Бершадского [1] приведены на рис. 3.

При =0 и =0 имеет место продольное и поперечное резание соответственно. При =90° и =90° имеет место торцовое и поперечное резание соответственно. Для всех видов резания наблюдаются синусоидальные корреляционные зависимости удельной силы резания от угла перерезания волокон древесины.

Для удобства пользования экспериментальными данными кривые графиков представляют в форме уравнений. Для этого часто пользуются методом спрямления кривых. Если кривые графиков рис. 3 построить в осях координат (ось ординат) и (ось абсцисс) ординат в осях координат тодом спрямления кривых.ривые графиков надо представить в форме уравнений. но волокон древесины.), то из синусоидальных кривых получатся прямые линии типа АБ (рис. 4). Тогда, обозначив параметры F_уд и фиктивной силы резания р символом А, получим уравнения прямых линий в общем виде [2]

, , ,

(1)

Для упрощения расчетов, ориентируясь на возможности логарифмической линейки как основного средства выполнения расчетов 60-х годов прошлого столетия, А.Л. Бершадский предложил следующие формулы

, , .

(2)

Неравномерная ось абсцисс со шкалой (см. рис. 4) заменена равномерной шкалой . В результате такой замены расчетные формулы дают погрешность до 14 %.

Расчетный метод А.Л. Бершадского, созданный в середине прошлого столетия, широко используется на практике в настоящее время. Пользователи практически не знают о тех допущениях и упрощениях, которые были сделаны при создании расчетного метода. В настоящее время, стремясь повысить точность расчетов, надо отказаться от указанных упрощений и расчеты значений параметров р и k выполнять по формулам (1).

На основании рекомендуемых А.Л. Бершадским расчетных формул [2] типа для определения силы резания при главных видах резания и значения эмпирических коэффициентов (таблица 1), предлагаются новые формулы для выполнения современных расчетов, которые приведены ниже.

Таблица 1

Значения эмпирических коэффициентов А, Б, В, МПа,

и р, Н/мм для древесины сосны [2]

А ^	А //	А #	Б ^	Б //	Б # *
0,550	0,196	0,029	0,196	0,069	0,059...0,069
В ^	В //	В #	р ^	р //	р #
19,62	5,40	0,59	4,80	1,57	0,98
* Меньшее значение Б # при d < 55°, большее – при d > 55°.

Расчетные формулы, рекомендуемые для определения значений параметров р и k, при переходных видах резания массивной древесины сосны:

– для продольно-торцового резания

;

;

– для поперечно-торцового резания

;

;

– для поперечно-продольного резания

;

;

– для продольно-торцово-поперечного резания

р _//-^-# = р _//–^ - (р _//–^- р _#–//);

k _//-^-# = k _//–^ - (k _//–^- k _#–//).

Здесь d подставляют в град., V'– в м/с. Кроме того,

если V £ 50 м/с, то V' = (90-V), иначе V' = V;

если d £ 55º, то С = 0,059, иначе С = 0,069.

Заключение. Устраняя допущения и упрощения, принятые основоположником расчетного метода А.Л. Бершадским в середине прошлого столетия, предлагаются новые приемы определения сил резания в диапазоне микрослоев, а также расчета параметров р и k при переходных видах резания древесины. Предлагаемые формулы дополняют и развивают расчетный метод А.Л. Бершадского, повышают точность расчетов.

Дата добавления: 2014-01-07