Оборудование отрасли Лекция Влияние трения боковых граней зубьев

Оборудование отрасли Лекция Влияние трения боковых граней зубьев пил и стружки о стенки пропила на силовые и качественные показатели процесса резания

Понятие процесса пиления l Пиление - процесс деления древесины тонким, имеющим расположенные по периферии резцы инструментом с превращением в стружку объёма древесины между получающимися частями. При срезании и удалении узких стружек (опилок) в заготовке позади инструмента образуется пропил. l Пиление на станках осуществляется многорезцовыми (зубчатыми) инструментами - пилами.

l В процессах механической обработки древесины применяют пилы в виде полосовой, бесконечной ленты или в виде диска. l Процесс пиления характеризуется закрытым видом резания, когда в процессе резания принимает участие не только главная режущая кромка но и боковые режущие кромки

s 2 3 Линия впадин 1 δ hз β t Линия вершин

l Элементы пилы – межзубые впадины 1, зубья 2, тело 3. l Основные параметры пилы: ¡ s - толщина тела (полотна, ленты, диска); ¡ hз - высота зуба (кратчайшее расстояние между линиями вершин и впадин); ¡ t – шаг зубьев (расстояние между главными лезвиями по линии вершин) l При пилении возникает трение боковых граней зубьев и тела пилы о стенки пропила, так как резание закрытое. l Это может вызывать значительное возрастание силы и мощности резания, ухудшение качества обработанной поверхности (обугливание, возгорание древесины), потеря устойчивости и заедание пилы, выход её из строя.

• Устранение указанных отрицательных последствий и устойчивая работа пилы возможна лишь при условии устранения трения боковых поверхностей ее зубьев и тела (полотна, ленты, диска) о стенки пропила. • Это достигается специальными методами уширения пропила.

Методы уширения пропила l. Уширение пропила относительно тела пилы достигается: ¡ плющением ¡ разводом зубьев ¡ конструированием пил с шириной режущей части зубьев, превышающей толщину тела пилы l (например, пил с пластинками из твердого сплава или алмаза).

Плющение зубьев пил s’ s в s’

l При плющении кончик зуба уширяется и приобретает форму трапеции на специальных плющильно-формовочных станках. l От способа уширения зубчатого венца зависит форма поперечного (нормального к траектории резания) сечения срезаемого слоя. l При пилении плющеными зубьями толщина слоя по сечению есеч постоянна и совпадает с кинематической толщиной е, т. е. с расстоянием между смежными траекториями зубьев, которое определяется кинематикой процесса: есеч = е.

Развод зубьев пил s’ s в s’

l Развод заключается в поочередном отгибании верхней части (не более I / 2 высоты h 3) зубьев в разные стороны. l В связи с тем, что при разводе зубья отгибаются попеременно в обе стороны полотна, на каждый зуб у стенки пропила приходится удвоенная подача, а следовательно, и удвоенная толщина срезаемого слоя 2 е. На остальной части ширины толщина слоя равна е. l Величина уширения пропила на сторону s’ должна быть менее половины толщины пилы: s’ < 0, 5 s.

l Средняя толщина срезаемого слоя для разведённых зубьев есечλ = в е /s. l Плющение зубьев пил имеет ряд преимуществ перед разводом: пила приобретает большую устойчивость в поперечном направлении, появляется возможность работать с меньшим уширением пропила, зубья меньше изнашиваются.

Уширение пропила напайкой пластинок s’ s в s’

l При уширении зубьев напайкой пластинок средняя толщина срезаемого слоя по сечению равна удвоенному значению кинематической толщины срезаемого слоя есеч = 2 е. l Ширина пропила для всех случаев уширения на сторону равна в = s + 2 s’, где в – ширина пропила; s - толщина пилы; s’ - уширение на сторону.

l Опытами установлены значения уширения на сторону s’ в мм: ¡для рамных пил - 0, 4… 0, 8; ¡для ленточных пил - 0, 3… 0, 6; ¡для круглых пил ¡ при 900 < D ≤ 1000 мм - 0, 9… 1, 2 ¡ при D < 800 мм – 0, 4… 0, 7. l Меньшие значения принимают при распиловке сухой древесины и твёрдых пород, большие – при распиловке хвойных пород и влажной древесины.

Влияние трения стружки о стенки пропила на процесс резания l Опытами доказано, что в процессе пиления, опилки не свободно размещаются в межзубых впадинах а запрессовываются в них. l При этом возникает трение стружки о стенки пропила, величина которого зависит от степени заполнения объёмов впадин и которое оказывает значительное влияние на работоспособность пил, производительность оборудования и качество получаемой продукции

I в T V в 1 H t N I

l На схеме даны две проекции фрагмента пилы. l Главное лезвие формирует пропил шириной в, но на величине шага t в силу упругих свойств древесины ширина пропила уменьшается до в 1 < в. l Поэтому срезанная стружка шириной в будет запрессовываться во впадину и поджиматься стенками пропила с боков. l Стружка уплотнённая до 0, 45… 0, 5 первоначального объёма ( упл - коэффициент уплотнения опилок во впадине), надламывается и поджимается к передней грани следующей за ней стружкой, производя всё большее трение о стенки пропила силой T.

l Сила трения T достигает максимального значения при выходе зуба из пропила. l Передняя грань резца действует нормальной силой N на стружку, сила трения T направлена против движения пилы (вектора V), а их равнодействующая H спрессовывает стружку, поэтому заполнение впадины влево от линии I - I затруднительно. l Практически установлено, что заполнять впадину допустимо до 0, 5 объёма впадины (βзап - коэффициент заполнения впадин)

l Введём понятие коэффициента напряжённости впадины - это отношение коэффициента уплотнения стружки к коэффициенту заполнения впадин = упл / βзап Установлено, что упл = 0, 45. . . 0, 5 для хвойных и около 0, 8 для твердых лиственных пород; βзап = 0, 5. . . 0, 6. Таким образом, коэффициент напряжённости впадины может быть больше или меньше единицы. Например, в нормальных условиях работы зубьев при рамном пилении = 0, 75… 1.

l Подставив в формулу (*) получаем выражение Uz = f / h** l Площадь впадины определяется по зависимости f = Q t 2 где Q - коэффициент профиля впадины; t - шаг зубьев. l Величина коэффициента профиля впадины Q: ¡ для рамных пил 0, 42 … 0, 50; ¡ для ленточных пил 0, 2 … 0, 35; ¡ для круглых пил 0, 25 … 0, 40. Подставив в формулу (**) зависимость для f получим в окончательном виде выражения для подачи на зуб U z = Q t 2 / h

l Это важная для технолога формула для расчета наибольшей допускаемой подачи на зуб Uz, исходя из условия предельного заполнения опилками впадины между зубьями (работоспособности зубьев пил).