Кинематика различных способов резания Схема определения силы

Кинематика различных способов резания

Схема определения силы и мощности резания 1. Установить породу древесины 2. Определить вид резания 3. Рассчитать кинематические соотношения – скорость резания и подачи, подачу на зуб 4. Определить размеры стружки – толщину снимаемого слоя, площадь сечения стружки. 5. Назначить коэффициенты 6. Определить удельное сопротивление резанию 7. Рассчитать силу и мощность резания.

Строгание • Строгание - процесс резания с прямолинейным движением резца или древесины, при этом - обработанная поверхность, поверхность резания и плоскость резания совпадают.

Сила при строгании древесины • Высота поперечного сечения стружки: • h = R (1 -cosα). • Угол контакта Площадь сечения стружки • Сила резания: Рр = zk. F = (2/3)zkh. B,

Мощность при строгании • Nр = (2/3)zkh. Bυ • Скорость резания • Для строгания ножами, установленными на вращающемся диске

Фрезерование • процесс резания со снятием стружки, ножами (резцами), установленными по образующей поверхности вращения. • Траекторией точек лезвие является циклоида, стружка имеет переменную толщину

Режим фрезерования • Скорость резания • Подача на оборот фрезы • Подача на один резец

Режим фрезерования • Угол контакта • Длина стружки • Средняя толщина стружки

Сила и мощность фрезерования • Средняя сила резания: Рср = kвhср • Объём стружки, снимаемой в одну секунду q = вh´u • Мощность резания N = kq

Раскалывание – деление древесины путём внедрения двугранного клина (винта) по плоскости волокон. Применение • Производство дров • Облагораживание древесины (выколка гнили)

Процесс раскалывания • Клин, входя в древесину, сминает её и перерезает стенки волокон. Усилие Р растёт пропорционально глубине внедрения. • Нормальные напряжения σУ быстро увеличиваются. При дальнейшем внедрении клина смятие прекращается, из-за увеличения площади контакта. • В отогнутых частях накапливается потенциальная энергия.

• При достижении глубины внедрения lо древесина начинает разрушаться из-за разрыва волокон в поперечном направлении. Развивается трещина. • Если потенциальной энергии достаточно, то полено раскалывается до конца, если не достаточно, то необходимо внедрение клина на глубину lо´.

• Глубина внедрения клина зависит структуры, физического состояния, угла клина • Сила раскалывания Р должна преодолеть: – N – нормальное давление на щеки, – F – силу трения на щеках, F = μN – Рл – силу на лезвии клина.

Сила раскалывания • Рmax = 2 ак аз k d L ap ап аw aф, • Коэф. клина • Коэф. заострения клина а 3 = 1 – острый; а 3 = 1, 2 – тупой. • Коэф. реакции опоры • Коэф. формы чурака aф = 1 – круглые; aф = 1, 2 - 1, 3 – прямоугольные

Мощность раскалывания Зависимость силы раскалывания от d/l P, Мпа 0, 15 0, 065 0, 2 0, 07 0, 3 0, 08 0, 4 0, 085 >0, 5 0, 09 - 0, 1

Скобление • Способ механической обработки резцами при угле резания δ > π/2. • Виды - продольное и поперечное. • Применение – Окорка – Выглаживание – Циклевание

Условия окорки скоблением • Процесс обработки происходит путём сдвига коры по камбиальному или лубяному слою без внедрения рабочей кромки в древесину. • При продольном скоблении движение резца и движение подачи совпадают. • При работе одним резцом необходим поворот кряжа или применение многорезцовых установок.

Кинематика окорки Скорость скобления Кинематическое соотношение Скорость подачи - движение кряжа вдоль оси. Резцы описывают винтовую линию. ширина снимаемой полосы коры коэффициент перекрытия в=λВ λ = 0, 8 – 0, 9

Схема окорки

Силы при окорке • Усилие на одном короснимателе: Рк = Рс + F, • Сила трения F = μN. • Нормальное давление (прижим) короснимателя: N = р. В, • р – допустимое давление рабочей кромки – р = 20 -25 к. Н/м – при поперечном скоблении, – р = 25 -30 к. Н/м – при продольном скоблении.

• Сила скобления: Рс = Р´ + Р´´, –Р´ - сила сдвига коры; –Р´´ - сила перерезания коры. • Р´ = k. О в, –k. О – удельное сопротивление сдвигу коры. • Р´´ рассчитывается для резания элементарными резцами, под углом δ = 90˚, kо – самые малые значения, толщина стружки равна толщине коры. – Р´´ = khk 0, 5 В. Суммарное усилие на всех короснимателях: – Рр = Рк z. Мощность скобления: – N = Pp Vp.

Долбление • • Долбление – операция, при которой в древесине делают глубокие пазы. Сила резания: • Мощность: • Из-за трудности транспортировки опилок значение k: – k´ = (1, 25 -1, 30)k. N = k´в. Hu

Зависимость kо от породы и состояния kо, Мпа при ширине снимаемой полосы, см Пород а Состояние 1, 0 1, 6 2, 1 2, 6 3, 2 3, 7 7 1 4 8 2 3 1 Свежесрубленная 2 Полусухая 0, 7 0, 5 0, 4 0, 3 4 7 8 3 1 8 4 Мёрзлая 0, 3 0, 2 3 7 3 - 1 Свежесрубленная 0, 4 0, 3 0, 3 3 8 3 2 2 1 2 Полусухая 0, 9 0, 6 0, 4 4 4 8 0, 4 3 Сплавная Сосна 0, 9 0, 7 0, 6 0, 5 6 7 8 4 2 8 3 Сплавная Ель 0, 5 0, 4 9 9 3 0, 4 0, 3 8 6 0, 4 5 0, 4 4 Мёрзлая 0, 2 0, 1 3 9 7 - - - 0, 3 8 3 0, 3 7 6 5 5 - -