Untitled FR12


Раздел II. Процессы станочнойобработки резаниеми дереворежущий инструмент
ГЛАВА 7. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВСЛОЖНОГО РЕЗАНИЯВсе процессы сложного резания можно разделить на три группы: деление; поверхностная обработка- удаление технологических припусков для достижения требуемых наружных размеров, формы и шероховатости детали; глубинная обработка - удаление технологических припусков для получения требуемых размеров, формы и шероховатости внутренних элементов детали (рис. 7.1, 7.2).
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image1.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 7.1. Классификация процессов станочного резания
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image2.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 7.2. Схемы станочного резания: а - пиления; б - поверхностного фрезерования; в- глубинного фрезерования; г- точения; д- шлифования; е - долбления; ж - сверления; з - разрезания; и - штампования; к - строгания; л - лущения; м - измельчения
Деление материала производится с образованием стружки-отхода, с образованием стружки-продукта или бесстружечным способом. В первом случае деление осуществляется одним из видов пиления. Это наиболее широко распространенный процесс станочной обработки. К процессам деления с образованием стружки-продукта относятся процессы лущения, строгания и измельчения древесины на щепу и стружку. Значительно меньше распространены процессы бесстружечного деления, наиболее известные из которых - разрезание ножами, ножницами и дисками, а также штамповка-высечка.
Поверхностная обработка производится фрезерованием, точением и шлифованием, имеющими большое число разновидностей.
Глубинная обработка производится фрезерованием (пазовым и шипов), сверлением и долблением.
Применяемый для выполнения процесса резания станочный инструмент классифицируют на группы по видам обработки (табл. 7.1).
Таблица 7.1
Классификация станочного дереворежущего инструмента
Процесс резания (вид обработки) Инструменты Основные станки, на которых применяется инструмент
Пиление Пилы С полосовыми пилами (лесопильные рамы, лобзиковые станки), ленточнопильные и круглопильные
Лущение и строгание Ножи лущильные, шпонострогальные, рубильные, стружечные Лущильные, шпонострогальные, дощечкострогальные, рубильные машины и стружечные станки
Бесстружечное
деление Ножи для ножниц, дисковые ножи, штампы, высечки Ножницы, форматные станки с дисковыми ножами, штампы, прессы
Точение,
шлифование Токарные резцы, шлифовальные шкурки и цилиндры Токарные, круглопалочные, шлифовальные ленточные, цилиндровые и дисковые
Фрезерование Фрезы, ножи для фрезерования, фрезерные цепочки Продольно-фрезерные (фуговальные, рейсмусовые, четырехсторонние), фрезерные, шипорезные, цепнодолбежные, копировальные
Сверление,
долбление Сверла, долота Сверлильные, долбежные
Для упорядочения каждому инструменту присваивается условное обозначение (индекс). Дереворежущий инструмент общего назначения разделен на подгруппы, имеющие определенный номер: подгруппа 31. Ножи и инструмент резцовый; подгруппа 32. Инструмент фрезерный. Фрезы насадные и концевые; подгруппа 33. Инструмент сверлильный. Сверла, зенкеры, долбяки и фрезерные цепочки; подгруппа 34. Пилы рамные, ленточные, круглые.
Каждому типоразмеру инструмента присвоен индекс, первые две цифры которого указывают подгруппу инструмента, дальнейшие - его виды и разновидности, профили и размерные характеристики в соответствии с номерами технической документации на этот инструмент. Например, индексом 3420-0151 обозначена пила круглая, плоская типа А - для продольной распиловки древесины с параметрами 200x32x1,4x24 (диаметр х диаметр центрального отверстия х толщина диска х число зубьев).
ГЛАВА 8. ПИЛЕНИЕОбщие вопросы пиления
Пиление- это процесс деления древесины тонким, имеющим расположенные по периферии резцы инструментом с превращением в стружку объема древесины между получающимися частями. При срезании и удалении узких стружек (опилок) в заготовке позади инструмента образуется пропил.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image5.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 8.1. Конструкция режущей части пил: а - элементы пилы; методы уширения зубчатого венца и пропила 6- разводом зубьев, в- плющением зубьев, г - напайкой пластинок
Пиление на станках осуществляется многорезцовыми (зубчатыми) инструментами- пилами. Элементы пилы- впадины 1, зубья 2, тело (рис. 8.1, а). В отличие от элементарного однолезвийного открытого реза- ния пиление — трехлезвийное закрытое резание.
Пиление классифицируют по виду инструмента: рамными пилами, ленточными, круглыми, специальными пилами.
По ориентации поверхностей пропила относительно волокон древесины различают пиление продольное, поперечное и смешанное под углом к волокнам. Важно отличать продольное и поперечное пиление от одноименных главных видов простого резания; о виде резания можно говорить только для каждого отдельного лезвия зуба пилы.
Рамная пила представляет собой стальную полосу, по рабочей кромке которой насечены зубья. Различают пилы для вертикальных лесопиль- ных рам с приклепанными планками длиной 1 250.. Л 950 мм, шириной 180 мм, толщиной 2,0...2,5 мм (тип А, рис. 8.4, а) и без планок длиной 1 100, 1 250 мм, шириной 160 мм, толщиной 1,6...2,2 мм (тип Б, рис. 8.4, б); для тарных лесопильных рам без планок длиной 600, 685 мм, шириной 80 мм, толщиной 1,0... 1,4 мм (тип Б, рис. 8.4, г); для горизонтальных лесопильных рам длиной 2 300 мм, шириной 160 мм, толщиной 2,0 мм, имеющие чередующиеся по направлению участки зубьев (рис. 8.4, д). Длина пилы выбирается в зависимости от характеристики лесопильной рамы. Можно записать простое соотношение между длиной пилы L, мм, ходом пильной рамки Н, мм, и наибольшей высотой пропила £тах
L = 300 + /тах+ Н,(8.36)
где 300 - длина части пилы, занимаемой крепежной оснасткой (верхними и нижними захватами, прокладками), мм.
Ширина пилы выбирается с учетом расстояния между передними и задними вальцами лесопильной рамы. Для долговечности инструмента имеет смысл выбирать широкие пилы (В = 200 мм).
При выборе толщины пилы приходится разрешать следующее противоречие: чтобы добиться минимальных потерь древесины и снизить энергозатраты на резание, надо стремиться к применению тонких пил; но чтобы достичь высокой точности распиливания, надо обеспечить достаточную жесткость (устойчивость) пилы, а это сделать легче всего, увеличивая толщину пилы. Толщину пил выбирают, пользуясь эмпирической зависимостью
*.=( °’1-0,12)7й-(8.37)
Меньшие значения Ьп относятся к распиловке хвойных пород древесины и к плющеным зубьям, большие - к распиловке твердых лиственных пород и к разведенным зубьям.
Шаг зубьев /3 должен быть увязан с работоспособностью впадины. Из уравнения (8.6) следует, что
t, = -JSja/Q .(8.38)
Существенная характеристика рамных пил - геометрия зубьев (рис. 8.4, в). Поскольку пилы предназначены для продольного распиливания, геометрия зубьев отражает особенности этого вида резания. По ГОСТ 5524-75 предусматривается один профиль зубьев - с ломанолинейной задней гранью. Угол резания главного (короткого) лезвия зуба 5 = 75°; у = 15°; р = 47 , а — 28°; /3= 18...40 мм; А3 = 16...26 мм; /3 = 7...16 мм; г = 3...8 мм. Такую геометрию можно считать удовлетворительной: главная режущая кромка режет в торец (самый тяжелый случай), этим условиям вполне отвечает угол резания 15°, прочность зуба достаточна. Боковые кромки режут поперек волокон (самое слабое сопротивление древесины), поэтому 86<ж = 90°. Косая заточка зуба, т. е. угол резания для боковых кромок 8бШ<= 60°, желательна, но это усложняет подготовку пил, а заметного снижения усилий или шероховатости поверхности пропила не дает. Задний угол а может быть уменьшен (усилия по задней грани растут при а< 10°), однако это вызывает уменьшение емкости впадины между зубьями, что может снизить производительность процесса резания. Реже применяются не предусмотренные ГОСТ рамные пилы с прямой задней гранью для обработки мягкой древесины (у = 12°; (3= 33°; а = 45°; 8= 78°) и с криволинейной задней гранью для обработки твердых пород (8 = 80.. .84°).
Установлены следующие допускаемые отклонения линейных и угловых величин рамных пил: по длине пилы ± 2 мм; по ширине ± 0,5 мм; по толщине ± (0,12...0,18) мм; по шагу и высоте зубьев ± 0,5 мм; по угловым величинам ±2. Шероховатость боковых поверхностей Ra= 1,25 мкм; передней и задней граней Rz — 20 мкм. Материал рамных пил — легированная сталь 9ХФ или 9ХФМ. Их твердость после закалки должна быть в пределах HRC3 43...47. Зарубежные рамные пилы также производятся из легированных сталей, среди наилучших марок заслуживает внимания никелесодержащая UNB15N20 шведской фирмы «Uddeholm».
Пиление ленточными пилами
В процессе пиления 'ленточной пилой древесина делится многорезцовым инструментом в вид^ бесконечной тонкой ленты с резцами (зубьями) по рабочей кромке при его прямолинейном непрерывном поступательном движении (рис. 8.5, а).
Главное движение - прямолинейное движение ленты вниз, его скорость г), м/с, постоянна:
г/ = лДши/(60-1000),(8.39)
где Дц - диаметр пильного шкива, мм;
п — частота вращения шкива, мин .
Движение подачи, за исключением выпиливания криволинейных заготовок, - прямолинейное равномерное надвигание распиливаемого материала на пилу со скоростью vs (м/мин) при помощи приводных тележек, подающих вальцов и других устройств.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image7.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 8.5. Пиление ленточной пилой: а — схема; б — геометрия срезаемого слоя; в - профили зубьев
Рассмотрим геометрию срезаемого слоя (рис. 8.5, б). Если движение заготовки придано зубу, а величины векторов приведены к одной размерности - м/с, то зуб / движется вниз со скоростью « и вправо со скоростью «/60. Сложение векторов дает скорость резания ve. Векторы « и «5/60 постоянны по величине и направлению, следовательно, не изменяется и вектор ve, значит, траекторией зуба / в пропиле будет прямая 1-Г.
Аналогично получаются траектории зуба II- прямая 2-2' и других. Траектории зубьев в пропиле - параллельные прямые линии, расстояние между которыми по направлению подачи равно подаче на зуб Sz. Толщина срезаемого слоя (кинематическая) a = S.cos\s/, где у = arctg [vs/(60«)] - угол наклона траектории зуба к линии вершин зубьев.
Учитывая способ уширения пропила и малую величину угла v|/, практически толщину слоя вычисляют по следующим формулам:
для плющеных зубьевяА= a =SZ cos у « Sz;(8.40)
для разведенных зубьевak=(B„p/B)a*(Bnp/B)Sz.(8.41)
Подачу на зуб Sz при пилении ленточной пилой вычисляют по основному кинематическому соотношению для этого процесса. Из малого заштрихованного треугольника (рис. 8.5, б) tg \|/ == SJt3, но в то же время из большого треугольника tg vj/ = «/60« Приравнивая правые части равенств, получаем основное кинематическое соотношение
5Л = *',/(6 0«),(8.42)
из которого следует
Шероховатость поверхности пропила при ленточном пилении зависит в основном от величины подачи на зуб Sz (табл. 8.4).
Таблица 8.4
Зависимость шероховатости поверхности пропила от подачи на
Высота неровностей R,„ „да мкм, не более Максимально допустимая подача на зуб, мм, при зубьях
плющеных разведенных
сосна дуб сосна дуб
1600 2,0 2,5 1,4 1,8
800 1,5 2,0 1,0 1,2
500 1,0 1,2 0,65 0,8
320 0,6 0,6 0,40 0,55
200 0,3 0,4 0,20 0,25
100 0,15 0,2 0,10 0,15
зуб при пилении ленточными пилами на делительных станках
Выбрав подачу на зуб Sz по табл. 8.4, надо проверить, не превышает ли она величину S. тах, которую можно допустить из условия нормального заполнения опилками впадин между зубьями (8.7), для пиления ленточной пилой: CTmin= 0,9...1,2; 0 = 0,2...0,35. Исследования показали, что между полотном пилы и стенкой пропила должна находиться смесь из 65...75 % опилок и 25...35 % воздуха, поэтому для ленточной пилы толщиной, например, 1,07 мм величина развода зубьев на сторону рекомендуется не менее 0,7 мм, а при увеличении высоты пропила вдвое ее следует сделать на 20 % большей.
Мощность резания рассчитывают с целью выбора привода главного движения в станке для наиболее тяжелых условий обработки или оценки использования установленной мощности при конкретных условиях обработки.
Используют два способа расчета. По первому способу пользуются объемной формулой мощности
где
К = Кла
попр
Кт-
^попр
удельная работа пиления ленточной пилой в расчетных условиях, Дж/см3;
табличная удельная работа пиления ленточной пилой (табл. 8.5), Дж/см3;
общий поправочный множитель, учитывающий конкретные условия пиления; секундный объем срезаемого слоя, см /с:
Pp=KVt = KTamap(BnptV/60),(8.44)

V\ = BJVS/6°.
(8.45)
где ширина 7?пр и высота пропила t имеют размерность мм, vs — м/мин.
Касательная сила на пиле, Н, определяется по мощности реза- иия.^ц =Pplv. Нормальная сила на пиле F.„ вычисляется через касательную Fzn = mFx ц, где т - переходный множитель (при угле резания 5 = 65° т ~ 0,25...0,3 для острых зубьев и т = 0,6...0,7 для тупых).
В табл. 8.5 приведены значения единичной касательной силы Fxl для определенных табличных условий резания (табличное значение единичной касательной силы обозначено FXT), а также табличной удельной работы резания Кг для пиления ленточной пилой.
Таблица I
0,05
0,100,15
0,200,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
Frr> Н/мм, при высоте пропила *ср, мм Кг, Дж/см3, при высоте пропила /Ф, мм
50 100 150 200 50 100 150 200
9,35 10,5 11,7 13,0 187 209 234 259
12,6 13,9 15,2 16,3 126 139 152 163
14,1 15,2 16,2 17,3 94 101 108 115
15,2 16,4 17,4 18,0 76 82 87 90
16,3 17,5 18,5 19,3 65 70 74 77
17,1 18,0 18,9 19,5 57 60 63 65
17,5 18,6 19,3 19,6 50 53 55 56
18,8 19,6 20,0 20,4 47 49 50 51
19,8 20,7 21,2 21,6 44 46 47 48
20,5 21,5 22,0 22,5 41 43 44 45
21,5 22,0 22,6 23,1 39 40 41 42
22,8 24,3 24,0 24,0 38 39 40 40
, мм
Табличные касательная сила FXT и удельная работа резания КТ дляпроцесса продольного пиления ленточной пилой при различнойсредней толщине срезаемого слоя (сухая хвойная древесина;
По второму способу касательную и нормальную силы на одном зубе Fx и F- определяют по табличной силе. Для вычисления касательной силы на зубе Fx величину FXT по табл. 8.5 надо умножить на ширину срезаемого слоя b и общий поправочный множитель апопр, равный произведению поправочных множителей, учитывающих условия пиления
Вх ~~ Вх\апопрЬ 1(8.46)
Нормальную силу на зубе вычисляют через касательную:
Fz=Fxm,(8.47)
касательную силу (среднюю за цикл главного движения) на всех режущих зубьях, находящихся в пропиле, Fx ц
где Zpe)K 7//-,,
/_ длина срезаемого слоя (для пиления ленточной пилой hat); тогда мощность резания Рр
(8.49)
-■Frz,
.греж >
(8.48)
где г»- скорость главного движения.
Мощность подачи для пиления ленточной пилой приближенно может быть определена по формуле
P,=F, „*,/60,(8-50)
где F, ц - нормальная сила резания на пиле, Н;
Fzn= Fxnm (т - переходной множитель - см. выше).
При выборе режима резания приходится решать обратную задачу: находить наибольшую скорость подачи z>s(p) по известной мощности резания Рр. По известным Рр и исходным условиям резания вычисляют наибольшую возможную табличную силу FXT, используя преобразования по формулам (8.46)...(8.49)
Fr = Ppt/(aamvbtv),(8-51)
где Рр - мощность резания, Вт;
Ъ - ширина срезаемого слоя, мм, для пилы с разведенными зубьями Ъ равна толщине пилы В; для пилы с плющеными зубьями b — Впр.
По вычисленной силе FXT и заданной высоте пропила t по табл. 8.5 находят наибольшую допускаемую толщину срезаемого слоя а — аср. По найденной толщине срезаемого слоя а определяют подачу на зуб: для плющеных зубьев S- ~ а, для разведенных S- « (В/ВПр)а. По S- вычисляют скорость подачи г^(Р), допустимую по мощности главного движения Рр.
v^S^Ovit,.(8.52)
Ленточные пилы изготавливают в соответствии с ГОСТ 6532-77 «Пилы ленточные для распиловки древесины» и ГОСТ 10670—77 «Пилы ленточные для распиловки бревен и брусьев». Линейные и угловые размеры ленточных пил приведены в табл. 8.6. Профили зубьев показаны на рис. 8.5, в. Предприятиям поставляются пилы для распиливания древесины узкие 1 (столярные), для распиливания древесины широкие 2 и 3 (делительные), для распиливания бревен и брусьев 4. Материал пил — сталь легированная инструментальная марки 9ХФ (ГОСТ 5950-73). Узкие пилы 1 могут быть изготовлены из инструментальной углеродистой стали марки У10А (Г ОС Т 1435-74). Твердость пил 1, 2 и 3 HRC3= 40...44, пил 4 HRC3= 42...46.
Таблица 8.6
Размеры и углы зубьев ленточных пил
Пилы Параметры пилы столярные (профиль 1) делительные для распиловки
профиль 2 профиль 3 бревен и брусьев (профиль 4)
Толщина ленты Ь, мм 0,6-0,9 0,9-1,2 0,9-1,2 1,4-2,2
Ширина ленты а, мм 10-60 50-175 50-175 230-350
Шаг зубьев <3, мм 6-12 30-50 30-50 50-80
Высота зуба h3, мм 2,0-6,5 9-13 7,5-15 16-24
Радиус закругления впадины г, мм 1,5-2,5 3-4 зм 5-8
Угол, град Задний а 35 20 15 12
Заточки (3 50 45 45 53
Передний у 5 25 30 25
За рубежом выпускают разные по характеристикам ленточные пилы. Например, чешская фирма Pilana Tools a.s. производит ленточные пилы из углеродистой стали С75. Эта гибкая и упругая сталь по основным показателям близка отечественной марке углеродистой стали 75 (ГОСТ 1058-88) и имеет твердость НЯСЭ = 42...47. Такой же материал использует и немецкая фирма Banholzer GmbH, но лучшим материалом для изготовления ленточных пил считают сталь шведской фирмы Uddeholm. Помимо ленточных пил с равномерной твердостью полотна по ширине выпускают инструмент с твердостью тела НЕ1Сэ = 30...33 и закаленными до твердости HR-Сэ — 63...65 вершинами зубьев и задней кромкой полотна. Иногда твердость вершин зубьев таких пил доводят до HRC3 = 63...68, а полотна до HRCa = 48...53. Подобный инструмент пригоден не только для обработки древесины, но и для пиления древесных материалов и пластиков. В последнее время все чаще применяют наплавку на зубья ленточных пил литого твердого сплава на основе кобальта, хрома, вольфрама и углерода - стеллита, уширяя зубчатый венец по отношению к полотну в 2,2...2,6 и в 2,0...2,2 раза для обработки хвойных и твердолиственных пород соответственно.
Как правило, столярные пилы разводят, а делительные и бревнопильные плющат. Выбор толщины ленточной пилы обусловлен напряженным состоянием ее в процессе работы. Пила, надетая на шкивы, должна быть предварительно натянута, чтобы передавать усилие и обладать необходимой жесткостью. Предварительное натяжение ст = 50...60 МПа. При движении ленты по дуге шкива возникают центробежные силы, создающие напряжения растяжения примерно 20 МПа. Из-за сопротивления резанию часть ленты (на прямом участке) под столом растягивается, а над столом сжимается; эти напряжения также порядка нескольких мегапаскалей. Наибольшие напряжения испытывает лента при огибании шкива.
Если предел прочности ленты на разрыв в среднем 700...800 МПа, минимальный коэффициент запаса прочности равен 2, а суммарные напряжения в пиле от предварительного натяжения, центробежных сил и сил резания достигают 150...200 МПа, напряжения от изгиба ленты на шкиве не должны превышать 200 МПа. Тогда при модуле упругости стали Е — 200 000 МПа получаем:
b/Dm =о„/£ = 200/200000 = 0,001 или /? = 0,001£>ш.(8.53)
Это предельная толщина ленты. Обычно назначают b в пределах (0,001...0,0007)£>ш.
Выбор остальных размеров ленточной пилы определяется конструкцией станка и типом пилы:
Lmax = nDm+ 2/max+ 15; а„ < 2,8; аДел= Вш + К(8.54)
где
Lmax - начальная длина ленты (при нарезке от рулона), мм;
£>ш - диаметр пильного шкива, мм;
/тах — наибольшее расстояние между осями пильных шкивов, мм; 15 мм - припуск на пайку внахлестку;
аст - начальная ширина столярной ленточной пилы, мм;
RKp - наименьший радиус кривизны пропила, мм;
Ь\ - развод зубьев на сторону, мм; адел- начальная ширина делительной ленточной пилы, мм;
Вш — ширина обода пильного шкива, мм;
/г3 - высота зуба пилы, мм.
Пиление круглыми пилами
В этом процессе резание осуществляется тонким многорезцовым вращающимся инструментом в форме диска - круглой пилой. В круглопильных станках пила может находиться относительно заготовки в верхнем или нижнем положении (рис. 8.6).
Диаметр резания (он же — главная характеристика инструмента — диаметр пилы) D = 2R, мм, принимается одинаковым для всех зубьев. Частота вращения пилы и, мин'1, считается постоянной. Тогда скорость главного движения V, м/с,
v = nDn /(60 • 1000).(8.55)
Скорость v при пилении круглыми пилами на станках составляет 40. ..80 (максимум 100. ..120) м/с.
Движение подачи придается, как правило, заготовке. Скорость механической подачи vs в станках достигает 100 м/мин и более.
Фрезерование - процесс резания вращающимися резцами, при котором траекторией резания является циклоида. Различают следующие виды фрезерования: цилиндрическое (рис. 9.1, а, б, в), при котором ось вращения инструмента параллельна обрабатываемой поверхности, а лезвия описывают цилиндрические поверхности; коническое (рис. 9.1, г), при котором ось вращения инструмента наклонена под углом к поверхности, а лезвия описывают конические поверхности; торцовое (рис. 9.1, д), при котором ось вращения инструмента перпендикулярна обрабатываемой поверхности, боковые лезвия резцов описывают цилиндрические поверхности, а торцовые - поверхность кольца или круга; торцово-коническое (рис. 9.1, е), при котором ось вращения инструмента перпендикулярна обрабатываемой поверхности, а лезвия резцов описывают коническую поверхность.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image8.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 9.1. Фрезерование: а - цилиндрическое со встречной подачей; б- цилиндрическое с попутной подачей; в - цилиндрическое пазовое; г - коническое; д - торцовое; е - торцово-коническое
По направлению подачи заготовки относительно направления вращения инструмента различают фрезерование встречное (рис. 9.1, а) и попутное (рис. 9.1, б). Попутное фрезерование не получило широкого распространения из-за повышенного расхода энергии на резание (в 1,5-2 раза больше, чем при встречном) и неконтролируемой самоподачи заготовки под действием сил резания. Ниже рассматривается основной вид - цилиндрическое продольное фрезерование со встречной подачей.
Цилиндрическое фрезерование иногда называют плоским, если в результате обработки у деталей формируются плоские поверхности.
Главное движение фрезерования - это вращательное движение, при | тором каждая точка лезвия описывает окружность. Движение подачи - Iишпомерное движение с прямолинейной траекторией.
Характеристика окружности резания - диаметр D или радиус R резани и. Вращение происходит с постоянной частотой п, мин'1. Скорость перемещения данной точки лезвия по траектории главного движения вычисляет- | м по формуле v = 2nRn/(60 • 1000). В производственных условиях эта величина составляет несколько десятков метров в секунду, в среднем 20-70 м/с.
Численная величина vs на фрезерующих станках колеблется в среднем от 10 до 40 м/мин, однако иногда достигает 120 и даже 200 м/мин. ( корость подачи - основная характеристика производительности фрезеро- ИШ1ИЯ, но только по величине vs затруднительно судить о режиме работы резца и о возможностях интенсификации резания или повышения качества I >( (работки. Поэтому для анализа процесса вводят такие параметры, как подача на один оборот инструмента S0 = 1 000vjn, мм; подача на один резец .V , мм. Если инструмент имеет z резцов, то Sz = SJz.
Ввиду малости отношения vjv, взятых в одной размерности, различие между абсолютной траекторией резания (циклоидой) и окружностью резания невелико. Поэтому для упрощения формул можно с некоторой по- (решностью (до ± 3%) принимать траекторию, описываемую кончиком резца в древесине, за окружность радиуса R.
На рис. 9.2, а справа от резца показана нефрезерованная поверхность детали, слева и несколько ниже - фрезерованная поверхность (плоскость). Ризница уровней нефрезерованной и фрезерованной поверхностей состав- I чет- толщину удаляемого припуска, или глубину фрезерования, t (обычно I 2...4 мм). Дуга а'Ь' есть след поверхности резания, образованной предыдущим резцом (на рисунке теперь этот резец вверху); дуга a"d" есть след формируемой в данный момент поверхности резания, или дуга резания. ()чевидно, что фигура a'b'd", ограниченная предыдущей а'Ь' и последующей a"d" дугами резания и отрезком b'd", совпадающим со следом верхней поверхности заготовки, есть боковая поверхность срезаемого слоя.
Положение резца (точки и) на дуге резания определяется углом попорота резца <р, отсчитываемым от вертикального диаметра окружности резания.
Угол фвх, соответствующий точке входа резца в древесину а', определяется по формуле
Фвх = arcsin(5z 1(2К)).(9.1)
Угол входа мал, поэтому в практических расчетах принимают фвх = 0, л за точку входа считают точку а, лежащую на вертикальном диаметре окружности резания.
Важное преимущество сборных фрез - легкое изготовление сменных профильных резцов, что важно для обработки малых партий деталей раз личных профилей.
Оформление задней поверхности (затылка) зуба. Если у фрезы задняя грань зуба плоская и заточка производится по ней параллельными слоями, то по мере износа зуба его задний угол а уменьшится и при достп точно большом числе переточек может стать недопустимо малым. Можно затачивать зуб по плоскости задней грани, сохраняя первоначальную вели чину а. Но это приведет к уменьшению угла заточки р и потере прочности резца. Для обеспечения постоянства а задней грани придают форму одной из трех кривых: архимедовой или логарифмической спирали, дуги окруж ности, проведенной из смещенного центра. Заточку зубьев затылованных фрез производят по передней грани.
Для обеспечения нормальных условий работы тех участков контура лезвия зуба, которые лежат в плоскости вращения фрезы или близки к ней, создают угол бокового зазора посредством косой боковой обточки затылка зуба (тангенциальным поднутрением на 5-7°, либо радиальным поднутрением на 0°30’-1°), как у зубьев строгальной пилы.
Концевые фрезы имеют хвостовик для закрепления в патроне или шпинделе станка. Различают концевые фрезы по числу резцов и форме режущей части (рис. 9.5, ж, з). Для создания положительного заднего угла незатылованные концевые фрезы устанавливаются в патронах с эксцсн триситетом между осями вращения патрона и отверстия под хвостовик фрезы. За счет этого ширина удаляемого припуска превышает диаметр фрезы.
По мере распространения обрабатывающих центров ассортимент концевых фрез значительно расширился, в том числе и за счет перспектив ного инструмента с алмазными режущими элементами для фугования кромок, поверхностного фрезерования, выборки четверти и паза (рис. 9.5, и)\ для форматной обработки и раскроя плит (рис. 9.5, к); для профильного раскроя (рис. 9.5, л). Несмотря на высокую стоимость и затраты на подготовку к работе, в ряде случаев такой инструмент незаменим при фрезеровании труднообрабатываемых древесных материалов и древесины, позволяет увеличить вдвое толщину срезаемого слоя, скорость подачи.
Технологическая цель процесса точения состоит в получении дета- 1,-й с поверхностями тел вращения - цилиндрической, конической и сложной формы. По направлению подачи относительно оси вращения различа- н > | точение продольное (осевое) и поперечное (рис. 10.1). При продольном ((и сном) точении вращательное движение резания придают заготовке, а движение подачи вдоль оси вращения - резцу; при этом срезается непре- 1 >i.iиная винтовая стружка постоянного сечения.
Резцы для чистового точения имеют прямолинейную главную режущую кромку, расположенную под углом фи, = 40...50° (главный угол в плане) к оси вращения заготовки и вспомогательную режущую кромку под Vi ном ф'пл= 2...5°. Геометрию лезвия, вершина которого расположена на уровне оси вращения, характеризуют также углы в главной секущей плоскости и - и, перпендикулярной проекции главного лезвия на основную н носкость (плоскость чертежа): задний а = 10...12°; заострения р = 25...40°; передний у = 55...40°; резания б = а + Р = 35...50° и угол скоса (наклона) £ =
1 5" главного лезвия относительно радиуса вращения, проведенного через вершину резца.
Глубину точения (припуск) t и размеры поперечного сечения срезаемо-
о слоя а и Ъ определяют по следующим геометрическим соотношениям:
t = Rt-R,; а = S0sinф^; A = */sin<p„,(Ю.1)I де R | - радиус заготовки, мм;
R2 - радиус обработанной детали, мм.
Кинематические неровности поверхности, обработанной точением (рис. 10.1, д), представляют собой следы в виде чередующихся выступов и впадин («резьбы»). В продольном сечении поверхности наблюдаются вол- П1.1, копирующие вершину резца. Длина волны е равняется подаче на один
>(юрот S0, глубина волны у рассчитывается по следующим формулам:
для резца, вершина которого не имеет закругления:
J ML;(Ю.2)°&<Рпл+&ф'ш,
для резца с закругленной вершиной
Г«502/(8г),(10.3)
I де г - радиус закругления лезвия.
В общем случае для получения на обработанной поверхности кинематических волн с минимальной глубиной целесообразно назначать возможно меньшие величины подачи на оборот S0 и углов фпл и ф’щ,, а радиус ыкругления вершины резца по возможности увеличить (при чистовом гонении до 3 мм). На практике черновое точение выполняют при ,V„1,6...2,0 мм, чистовое - при S0 не более 0,8 мм.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image9.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 10.1. Виды и характеристики точения: а - продольное осевое; б- поперечное радиальное; в- поперечное тангенциальное; г- действующие при продольном точении силы; d- неровности поверхности, обработанной продольным точением
Поперечное точение имеет две разновидности: радиальное и тангенциальное. Радиальное точение производится при подаче резца перпендикулярно оси вращения по направлению радиуса (рис. 10.1, б). Абсолютная траектория точки лезвия резца в древесине представляет архимедову спираль, расстояние между витками спирали - толщина срезаемого слоя а, мм, величина постоянная, а = 1 000vjn, где п- частота вращения заготовки, мин-1.
Тангенциальное точение (рис. 10.1, в) осуществляется при поперечной подаче резца по хорде. Траектория резания - спираль с переменным расстоянием между витками. Соответственно меняется толщина срезаемого слоя, причем, что очень важно для обеспечения качественной обработки, она уменьшается к концу процесса.
Силу воздействия резца на заготовку F при продольном точении представляют тремя составляющими: касательной Fx, радиальной R и осевой А (рис. 10.1, г). Для угла скоса главной, режущей кромки е= 0° радиальную R и осевую А силы можно рассматривать как составляющие нормальной силы Fz:
R = Fzcos(pm- mFx coscpM;(10.4)
A = F, sin ср„л = mFx sin фпл.(10.5)
Значения РхтиКх для процесса продольного точения
Таблица 10.1
(береза, W= 10 %; резец острый, а = 12°, 8 = 45°; г>= 10 м/с)
Толщина срезаемого слоя а, мм Fx Т, Н/мм, при главном угле в плане (рпл, град Кг, Дж/см3, при главном угле в плане фпл, град
30 45 60 75 30 45 60 75
0,1 4,2 4,7 5,0 5,3 42 47 50 53
0,2 6,0 6,8 7,6 8,2 30 34 38 41
0,3 6,6 7,8 9,0 9,9 22 26 30 33
0,4 7,6 ОО
оо 10,4 11,6 19 22 26 29
0,5 8,5 10,0 11,5 13,0 17 20 23 26
0,6 9,6 11,4 13,2 15,0 16 19 22 25
Ниже приведены значения от в зависимости от толщины срезаемого слоя для средних режимов чистового точения:
Толщина срезаемого слоя а, мм 0,10,20,30,4
Переходный множитель от0,42 0,24 0,17 0,15
Касательную силу Fx вычисляют по табличным значениям силы FXT (табл. 10.1):
(10.6)
Сверление состоит в резании резцами, расположенными по торцу цилиндрического тела инструмента (сверла) и описывающими при работе в древесине винтовые поверхности. Технологическое назначение процесса - получение отверстий или гнезд круглого сечения.
У сверла различают хвостовую часть (для крепления в патроне) и рабочую. Рабочая часть включает режущую и направляющую части. Послед няя имеет две направляющие ленточки (фаски) 2 (рис. 11.1, а), центрирующие сверло в отверстии, и транспортирующие из него стружки две винтовые стружечные канавки 1.
Применяются две основные формы заточки режущей части сверл коническая и с направляющим центром и подрезателями. При конической заточке режущая часть сверла (рис. 11.1, а) имеет два режущих лезвия 4 с передними поверхностями б винтовых стружечных канавок, задние поверхности 7 обычно являются частями конических поверхностей с осями, наклонными к оси сверла (этим обеспечивается положительный задний угол резцов). Пересечение задних поверхностей образует лезвие 3, называемое перемычкой.
121
ж
Рис. 11.1. Сверлильный инструмент: а- режущая часть сверла для продольного сверления древесины; б — режущая часть сверла для поперечного сверления древесины; в— твердосплавное сверло с углом при вершине 60° и цилиндрическим хвостовиком с платиком для сквозного просверливания древесины и плит; г - твердосплавное сверло с синтетическим покрытием, направ- ляющим'центром, подрезателями с отрицательными углами для несквознОго сверления древесины и плит; д— твердосплавное сверло-зенкер с политетрафторэтиленовым покрытием спиралей для одновременного сверления и зенкования отверстий в древесине и плитных материалах; е— твердосплавной насадной зенкер с креплением резьбовым штифтом для зенкования отверстий в древесине и плитных материалах; ж - твердосплавное сверло чашечное со скошенными подрезателями и цилиндрическим хвостовиком с платиком под зажим для обработки мест под фурнитуру
Определена зависимость силовых параметров от глубины сверления. Увеличение глубины сверления до 3D почти не оказывает влияния на величину силовых параметров, при увеличении глубины сверления более 3D начинается заметный рост А/кр и Foc. При глубине сверления более 5D сверление невозможно, наблюдается сильный нагрев сверла, прижог стружки и отверстий. Увеличение силовых параметров объясняется значительным ухудшением выноса стружки, ростом сил трения и не зависит от способа заточки сверл. Для учета глубины сверления предложено использовать поправочный множитель на глубину сверления а, (табл. 11.4).
Таблица 11.4
Значения поправочного множителя на глубину сверления, а, (сверла спиральные)
Глубина сверления t, мм Поправочный множитель для Мт Поправочный множитель для F„
сверла с центром и подрезателями сверла с конической заточкой сверла с центром и подрезателями сверла с конической заточкой
\D 1,0 1,0 1,0 1,0
2D 1.0 1,0 1,0 1,0
2D 1,05 1,03 U7 1,22
4D 2,0 1,4 1,56 Г67
5 D 3,8 2,1 2,74 2,15
Установлена зависимость силовых параметров от направления сверления и формы заточки. Направление сверления не оказывает существенного влияния на силовые показатели процесса сверления. Это объясняется высокой плотностью ЦСП и менее заметным влиянием свойств древесины. Сверла с центром и подрезателями имеют меньшие значения Мкр и Foc. Однако, надо учитывать высокую скорость затупления подрезателей при сверлении ЦСП. Коническая заточка сверл под углом 2<р = 120° и 2ср = 90° не оказывает существенного влияния. При расчетах способ заточки сверл предлагается учитывать поправочным множителем аф, равным 1 для сверл с направляющим центром и подрезателями и 1,4 для сверл с конической заточкой.
Качество обработки при сверлении ЦСП определяется длиной и глубиной сколов на входе и выходе сверла. Определяющими являются сколы на выходе, которые лежат в пределах от 1 до 5 мм. Исследованные виды заточки сверл не оказывают существенного влияния на величину сколов. Наибольшее влияние оказывает величина подачи на резец и плотность плиты, с увеличением которых длина и глубина сколов возрастает. Это объясняется ростом сил резания и увеличением хрупкости плиты. Для уменьшения сколов на выходе можно использовать следующие мероприятия: придание режущей части сверла специальной заточки; применение подкладок на выходе сверла; замена сверл большого диаметра (свыше 75 мм) цилиндрическими пилами.
Установлено, что влияние плотности плит ЦСП на величину износа сверла можно учесть поправочным коэффициентом ар= 0,21 + 0,47р2. Стойкость сверл зависит от их типа. Если стойкость спиральных сверл е направляющим центром и подрезателями принять за 1, то стойкость сверл чашечных на 15 % ниже.
На рис. 12.1 приведены основные схемы выборки в деталях гнезд прямоугольного сечения.
Цепное фрезерование (рис. 12.1, а) - резание резцами, расположенными на шарнирно связанных звеньях непрерывной цепи. При движении цепи вдоль направляющей линейки 1 траектория главного движения прямолинейная, при огибании натяжного ролика 2 - окружность. Если длина I и езда L равна размеру d фрезерной головки, достаточно одной осевой помчи со скоростью i/soc. В этом случае зубья срезают стружку на дуговом участке. Если L > d, цепь заглубляют в заготовку поочередно по краям гнезда, а затем перемещают в боковом направлении со скоростью vs^0K и выбирают перемычку.
Скорость главного движения, м/с, определяют по формуле
v = t3z3n/(60-1000),(12.1)
Iдеt3- шаг зубьев ведущей звездочки (равен двойному шагу
звеньев цепи), мм; z3 = 4 - число зубьев звездочки;
п — частота вращения звездочки, мин .
Подача на резец, мм, при осевой и боковой подачах:
ос =vsoct!60v; 5.бок = vs6oJ/60v,(12.2)
где vs „с и vs бок - скорость осевой и боковой подачи, м/мин.
Шероховатость поверхностей гнезда, сформированных фрезерной цепочкой при нормальных режимах долбления (у= 4...10 м/с, />-= 0,02—0,2 мм - меньшие значения для глубоких гнезд в твердой древесине и большие- для неглубоких в мягкой), характеризуется предельной высотой неровностей Rm max = 200 MKM.
Мощность резания, Вт, при осевой Ррез.ос и боковой Ррез.б0к подачах.
^ре,ос =^T.oi4o„p.oc[^Koc/60)];(123)
^рез.бок = ^.боАопрбоЛМ^бок/бО)] ;(12.4)
гдеА/т.ос- табличная удельная работа долбления фрезерной
цепочкой при осевой подаче (табл. 12.1), Дж/см ; ^т6ок_ хо же при боковой подаче (приближенно такая, как для продольно-торцового фрезерования); «попр.ос И Дпопр.бок - общие поправочные множители, учитывающие конкретные условия долбления; but— ширина и глубина гнезда, мм.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image13.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 12.1. Схема долбления: а- фрезерной цепочкой; б- гнездовой фрезой
Таблица 12.1
Удельная сила и работа резания Fx т.ос и АТт.0С для долбления фрезерной цепочкой (средние производственные условия)
Средняя толщина срезаемого слоя
Яср, ММ /Ст.ос, Дж/см3 7ц т.ос. Н/мм
для древесины
сосны дуба СОСНЫ дуба
0,0135 175 222 2,82 3,58
0,0270 170 219 , 5,44 7,04
0,0405 163 214 7,81 10,30
0,0540 154 207 9,86 13,25
0,0675 144 198 11,52 15,87
0,0810 131 186 12,54 17,86
0,0945 119 170 13,31 19,01
0,1080 109 154 13,95 19,71
Гнездовая фреза (рис. 12.1, б) представляет собой многолезвийную плоскую пластинку, несущую резцы (зубья) с двух сторон — торцовой и боковой. Как и фрезерная цепочка, гнездовая фреза — мерный инструмент, т. е. её толщиной определяется ширина вырабатываемого гнезда.
Главное движение инструмента по замкнутой кривой (эллипсу, окружности) характеризуется средней скоростью перемещения вершины зуба по траектории резания Движение подачи прямолинейное с постоянной скоростью г.;,.. Нижние зубья фрезы- режущие, боковые- удаляющие стружку из гнезда. При частоте циклов главного движения п, мин'1, скорости подачи vs, м/мин, подача на один цикл S0 равна максимальной толщине срезаемого слоя, amax^ 1 000vjn.
Длина получаемого паза L, мм, определяется по формуле L = А}>р + 2т >
(12.5)
где £фР - ширина фрезы, мм;
г- горизонтальная амплитуда колебания фрезы при главном движении, мм.
При долблении гнездовой фрезой получают гнезда с плоским дном при малой их ширине (йтш=3 мм). Качество обработки, характеризуется вЦ'сокой точностью размеров, шероховатостью стенок не более Дттах = 12 мкм. Материал фрезерных цепочек - сталь Х6ВФ (HRC3 = 56...59).
ГЛАВА 13. ЛУЩЕНИЕЛсугцением называется процесс поперечного резания древесины для иолучекшя стружки (шпона) заданной толщины, при котором траекторией резания является спираль (рис. 13.1, а).
Нй' лущильных станках чурак 4, зажатый с торцов кулачками 3, вращается пфпинделями с заданной угловой скоростью. Одновременно нож 2, зкреплегшый в суппортах, перемещается к оси вращения чурака с посто- 41 [ной скоростью до конечного диаметра DK остатка чурака (карандаша) 5. ( корость главного движения определяют как скорость перемещения по окружностей точки чурака, совпадающей с вершиной лезвия ножа:
v = nDn(60 • 1000),(13.1)
1 де D - дшаметр окружности резания (диаметр чурака в данный момент), Ml.jj;
п - ча стота вращения чурака, мин’1.
Чтобы, обеспечить постоянство толщины срезаемого шпона 1, скорость подач и vs, м/мин, устанавливается такой, что перемещение суппорта л время одтюш оборота чурака соответствует заданной толщине шпона;
ап/\ 000,, где а - толщина сырого щпона, мм. Так как поверхность ре- >;шия при лущении не плоская, ее положение определяется касательной к спирали в точке лезвия СТ, от которой отсчитываются рабочие углы ножа а,„ ур, 8Р (рис. 13.1, б). При установке удобнее измерять углы, считая от ка- лтельной к окрзткности CN (вертикали); обычно эти углы называют уста- I ключными (номинальными) - а, у, 8. Угол между СТ и CN— угол движения
а
nD
(13.2)
, * i60v nD
Фд -arctg-
Строганием называется процесс поперечного или продольного (относительно волокон) резания древесины для получения стружки (шпона) за данной толщины при прямолинейной траектории резания. Наибольшее нрак тическое 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 ре зания остается неподвижным, а в конце холостого хода ножевого суппорта кряж подается вертикально вверх на заданную толщину шпона. Используются две схемы строгания: горизонтальная (рис. 14.1, а) и вертикальная (рис. 14.1, б), равноценные по кинематическим и силовым характеристикам.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image14.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 14.1. Схемы поперечного строгания: а— шпона, горизонтальная;
6 - дощечек, вертикальная
Скорость резания характеризуют средней скоростью перемещения суппорта и определяют по формуле
25я/(60-1 000),(14.1)
где S- длина хода суппорта, мм;
п - частота двойных ходов суппорта, мин-1.
К угловым характеристикам заточки и установки ножа относительно поверхности резания при строгании предъявляются те же требования, что и при лущении. Минимальный угол резания 5, достигается за счет малых углов заточки р и заднего а. Лучшие результаты получают при углах Р= 16...17°иа= 1...2°.
Строгание шпона обязательно ведется с наклоном ножа к оси кряжа и направлению волокон под углом <рс= 10... 12°. Это снижает усилие на ноже при входе в кряж и повышает гладкость поверхности шпона.
Оптимальная установка прижимной линейки относительно ножа ха- I т истер изуется углом с = 42° при любых условиях резания и степенью обкома А, зависящей от породы древесины и толщины стружки (Л = 5...20 %).
Строгание не имеет существенных отличий от лущения по условиям ггружкообразования, для силовых расчетов этих процессов используют одинаковые зависимости и справочные материалы.
Требования к качеству шпона (разнотолщинность Ah = ± 0,04 мм для шпона толщиной 0,6 и 0,8 мм и Д/г = ± 0,08 — толщиной 1 мм; Rm max не бо- 1се ЮОмкм) удовлетворяются при соблюдении оптимальных условий с I рогания. Конструкция ножей аналогична лущильным ножам.
ГЛАВА 15. РАЗРЕЗАНИЕ И ШТАМПОВАНИЕ(БЕССТРУЖЕЧНОЕ ДЕЛЕНИЕ)
Бесстружечное деление успешно применяется для обработки листовых древесных материалов - ДВП, фанеры, шпона.
Разрезание (рис. 15.1, а) - это процесс деления, основанный на использовании ножниц, - двух плоских или дисковых ножей, при смыкании которых их лезвия проходят через общую плоскость резания с небольшим ызором. Задние поверхности ножей составляют угол, равный 2°, с плоско- I 1ыо разреза, благодаря чему уменьшается трение. Углы заточки ножей I шнны: подвижного — 30°; неподвижного - 75° (или 90°).
Используется несколько схем разрезания (рис. 15.1, 6-г). При парал- псиьных ножах (рис. 15.1, б) резание происходит одновременно по всей лиине / заготовки, при наклонных ножах (рис. 15.1, в)- на длине х = l/tg(p, пи'/., толщина заготовки, ср— угол наклона лезвия. Диски (рис. 15.1, г) вращаются в направлении подачи vs, затягивая разрезаемый материал.
Максимальное усилие разрезания Fx, Н, определяют по следующим формулам:1
при параллельных ножах
Fx=FyBtl,(15.1)
при наклонных ножах:
Fx = FyRtx = Fy/ltgtp,(15.2)
I " Fyii— удельная сила разрезания, Н/мм2.
Удельная сила разрезания Fya зависит от углов заточки ножей [3] и р2, in примы перерезаемого материала и схемы резания; например, для ДВП
ппостью 850 кг/м3, разрезаемых на ножницах с наклонными (ф = 5°)
номами, Гуд= 6,1 Н/мм2 для плит толщиной 5,6 мм и /ч ,4,3 Н/мм для
illit i толщиной 3,35 мм.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image15.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 15.1. Схемы бесстружечного деления: а- общая схема; б-парад- дельным ножом; в — наклонным ножом; г — дисковыми ножни- цами; д - штампование просечкой с прижимом
Штампование (просечка, пробивка, вырубка) также основано на работе ножниц (рис. 15.1, д). Особенность процесса штампования заготовки 2 - взаимодействие двух резцов замкнутого контура - пуансона 3 и матрицы (неподвижного резца). Угол заточки верхнего ножа 25-30°, нижнего ножа 60-75°; зазор между ножами не должен превышать 3 % толщины разрезаемого материала. В схеме просечки пуансон взаимодействует с деревянной, резиновой или свинцовой подкладкой 1, выполняющей роль матрицы.
Наибольшее усилие штампования
Fx-F^tS,(15.3)
где S- длина периметра образуемого контура, мм; t - толщина материала, мм;
Fyn~ наибольшая удельная сила штампования, Н/мм2.
Наибольшая удельная сила Fya штампования фанеры толщиной 4-5 мм из сосны составляет 5,5; из березы - 6,4; из дуба - 7,2 Н/мм2. Для штампования ДВП толщиной 4,2 мм по схемам пробивки и вырубки Fya = 9 Н/мм2.
Шлифованием называется процесс абразивной обработки с преобладанием резания поверхности детали с целью ее выравнивания до плоского состояния, придания ей высокой гладкости и калибрования щитовых дета- чси. Газличают (рис. 16.1) ленточное, цилиндровое и дисковое шлифование.
Шлифовальную шкурку (рис. 16.1, а) можно рассматривать как мно- I о лезвийный инструмент с большим числом режущих элементов — абра- шииых зерен с режущими кромками. Зерна 1 из электрокорунда, карбида кремния или других абразивных материалов посредством связки 2 из жи- иотного клея, карбамидной или фенольной смолы связаны друг с другом и | основой 3 из бумаги, ткани, фибры или комбинации этих материалов.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image16.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 16.1. Шлифование: а - структура шлифовальной шкурки; б- ленточное шлифование; в — цилиндрическое шлифование; г — дисковое шлифование
Абразивные материалы разделяются по крупности зерна на следующие группы и номера зернистости (ГОСТ 3647-80);
I руппыНомера зернистости
111 шф к-рпо 200, 160, 125, 100,80,63,50,40,32,25,20, 16
111 лифпорошки 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3
Микропорошки М63, М50, М40, М28, М20, М14
I оикпе микропорошки М10, М7, М5
11омср зернистости характеризует крупность зерен основной фракции (части) зернового состава; для шлифзерна и шлифпорошков он соот- и I пуст размеру (в сотых долях миллиметра) стороны ячейки сита, на ко- 11 ipoM задерживаются зерна основной фракции; для микропорошков и тон-
Т аблица 16.2
Зернистость шкурок для различных операций шлифования
Объект обработки шлифованием Шлифование
первое второе третье
Древесностружечные плиты: для облицовывания строганым шпоном 40 25 _
для облицовывания бумагой или отделкой печатью 40 16 _
Столярные плиты 40 16 _
Фанера 25 16 _
Щиты, облицованные шпоном 16 12 8
Рамочные конструкции столярно-строительных изделий 80 25 20
Лакокрасочные покрытия: нитролаковые 5 4 _
полиэфирные 4 3 -
Исследован процесс встречного шлифования ЦСП абразивными цилиндрами на станках проходного типа, главной целью которого является достижение требуемого размера по толщине, т. е. калибрование. Как при цилиндрическом фрезеровании скорость резания определяется по формуле TiDn/60 000 (м/с), глубина / (мм) и диаметр D определяют величину утла контакта поверхности шлифовального цилиндра с заготовкой <рк (град), а средний угол фср характеризует положение точки приложения составляющих цикловой силы на дуге контакта длиной / (мм) поверхности цилиндра с заготовкой.
Установлено, что наилучшие результаты достигаются при резании со скоростью v= 25...30 (м/с) с использованием в качестве абразивного материала карбида кремния черного марки ,54С зернистостью 125 шестой структуры с объемным содержанием связки 20...23 % и объемным содержанием абразива 50...52 %.
Обработка Дцсп = 3980,22 + 47.08,8Н + 358,08«,- 9410Н2- 22,6тЦпо- гонных метров ЦСП приводит к уменьшению диаметра резания D на критическую величину 0,4 (мм), после чего рекомендуется правка инструмента путем снятия за один проход слоя толщиной 100 (мкм). Обеспечивается интенсивное удаление отходов и исключается перегрев и деструктуризация режущей поверхности, что приводит к постоянству касательной Fx ц и нормальной F, „ (Н) составляющих силы резания, которые при выбранных параметрах инструмента определяются для ширины шлифования b (мм) как Fxa = 6(3,83 - 0,85/ + 0,1^+ 0,83tvs+ 4,22/2) и Fzn= 6(0,25- 1,06/ + 0,08 «,+ 0,48/«,+ 3Г). Мощность шлифования при этом определяется через скорость резания.
Для резания тонких заготовок древесины и древесных материалов пени щ.зуют устройства на основе оптических квантовых генераторов - лазеров.
Лазер состоит из активного вещества, помещенного в оптический ре- miMiop, и источника возбуждения. В активном веществе происходит преоб- Iы к >наиие энергии, поступающей от источника возбуждения, в монохрома-
( КОС (с неизменной длиной волны) когерентное (согласованное по фазе)
и шумсинс светового диапазона, а в оптическом резонаторе- накопление , и, твой энергии и формирование узконаправленного излучения. В резуль- 1И и* осуществляется узколокализованный нагрев обрабатываемого материа- ы цо разрушающих его высоких температур. Древесина и древесные материл им в зоне воздействия лазерного луча превращаются в нагретые газы.
Схема технологической лазерной установки для раскроя листовых ipi'nccHbix материалов показана на рис. 17.1. Газовый (активное вещество СО,) лазер 1 мощностью 200 Вт образует пучок лучей 2 диаметром 15 мм,
I торий с помощью системы зеркал 3 и линз 4 концентрируется и направим ini на обрабатываемую заготовку 5. Для быстрого удаления продуктов I юрппия обрабатываемого материала из зоны резания через сопло б с | и 1 цыпой скоростью выбрасывается инертный газ, подаваемый через шту- нср ' 11еремсщение лазерного луча относительно заготовки осуществляет- | я л т ематически по программе.
Древесина мягких пород толщиной, мм: 1
3,15
1,27
0,56
Древесина твердых пород толщиной, мм:
2,82
1,18
0,44
Фанера толщиной 12,70 мм на основе фенольных смол0,51
11р с 11 с с н о стр уже ч ные плиты толщиной 12,70 мм 0,41
Древесноволокнистые плиты твердые закаленные
толщиной 12,70 мм 0,33
Технологические возможности установок для лазерного резания ха- I'и теризуют потери древесины (ширина образуемой зоны прожига) и произ- HI ши гельность резания (скорость перемещения луча относительно материала) Для тонких листовых материалов ширина зоны прожига составляет и.' 0,4 мм, для фанеры толщиной 18 мм - 0,7 мм. Поскольку лазерный луч , i ni лот древесину лишь в области фокуса, деление толстых образцов (50 мм и более) затруднено. Может потребоваться многократный проход луча через материал по аналогии с последовательным углублением зубьев пилы в дно пропила. Данные по производительности лазерного деления, иог.м/мин, раз- ш'ini.IX древесных материалов (мощность лазера 240 Вт) приведены ниже.
оборудования. Многообразие применяемого для обработки резанием обору дования затрудняет решение общей задачи оптимизации процесса резании По вопросам оценки надежности технологического оборудования имеются разработки, которые могут быть применены при решении конкретных за дач. Для части ТС, которая включает заготовку, режимы обработки и инс1 румент, можно выделить моменты, общие для всех случаев сложного рези ния. Выбор оптимального режима обработки является основным оператип ным средством управления стабильностью функционирования ТС.
Рассмотренная оптимизационная модель учитывает вероятностный характер протекания процесса резания. Целевая функция оптимизации и ной модели реализует критерий минимума затрат и учитывает качество обработки, которое увязано с вероятностью выполнения задания техноло гической системой. У чет качества обработки в целевой функции позволяв i уменьшить число ограничений оптимизационной модели и избежать суще ственных неточностей детерминированных моделей, возникающих из-зп учета в ограничениях только средних значений показателей качества.
Рассмотренная оптимизационная модель позволяет определить он тимальные параметры режима обработки; оценить объем брака при обра- ботке и выбрать заранее метод его устранения; решить задачу оптимиза Ции при различных требованиях к качеству обработки, соответствующих уровню конкретного производства; определить наилучшие параметры инструмента, выбрать инструментальный материал, периодичность, стратегию и параметры заточки.
Оптимизационная модель может быть реализована для любого вида механической обработки резанием древесных материалов. При этом необходимо установить зависимости геометрических характеристик срезаемою слоя, силовых и качественных показателей процесса резания от исследуемых параметров.
Оптимизационная модель допускает любое необходимое увеличение числа показателей качества обработки и исследуемых параметров в случае необходимости уточнения решения. Поскольку решение оптимизационных задач сложных процессов резания существующими методами при задавае - мой достаточно высокой точности результата не требует значительною машинного времени, то становится возможным проводить обширные ис следования на рассмотренной и новых разработанных моделях.
Раздел III. Подготовка и эксплуатация дереворежущего инструмента==___
I IЛ ИЛ 20. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ,ПОДГОТОВКЕ К РАБОТЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИДЕРЕВОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
|1 , „две 7 приведена классификация станочного дереворежущего ин- ВцЧМ1 llul (см. табл. 7.1). Современное производство дереворежущего ин- ,, |, mi и I и представляет комплекс разнообразных технологических процес-
тления и подготовки к работе его корпусов, полотен, дисков,
ж,lx и режущих элементов, их покраски, покрытия, соединения, ис-
1и 11 iihiiII, контроля качества, маркировки и упаковки.
Подготовка к работе нового или бывшего в эксплуатации режущего щи ipvMi ига представляет комплекс технологических процессов, обеспечива-
Ц| „ос I ижение установленных рабочих параметров инструмента при ми-
I рудозатратах. Состав процессов подготовки к работе режущего
Ми 111 а определяется его конструкцией, условиями работы и включает
но, |, ниш снятия со станка, разборки, очистки, ремонта, заточки, балансиро- ,| ииновешивания, правки, выверки, сборки, установки в станок и т. д.
| ведения о составе технических средств (оборудовании, приспособ-
н кот рольно-измерительных инструментах) и режимах выполнения
пн |. iiinii подготовки дереворежущего инструмента к работе содержатся в Iматированных технологических режимах. Кроме того, на предпри
ми!,с „оажиы быть разработаны описания и инструкции по эксплуатации , ических средств подготовки режущего инструмента.
И понятие эксплуатация инструмента входят обеспечение инстру-
и рибочих мест (своевременное приобретение, поддержание фондов
румгига, доставка на производственные участки и возврат в инстру-
. ,,, I и.„о раздаточную кладовую и др.) и технический надзор за его экс-
„пиан Технический надзор заключается в систематическом контроле
, ап, 111,1 подготовки режущего инструмента, выявлении и устранении apiaiiiii „размерного износа инструмента, внедрении экономически выгод- нми , in |смы смены режущего инструмента. Важным разделом техниче-
надзора является контроль правильности эксплуатации и режимов
,, и ши грумента на рабочих местах. Режимы работы дереворежущего
пи. I р\ мен I а должны соответствовать руководящим техническим материа- iiiiii (Г ГМ) II технологическим режимам.
Раздел V. Дереворежущие станкиобщего назначенияГЛАВА 31. ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫЕ СТАНКИДереворежущие станки оРщеве назначения
Рис. 31.1. Классификация дереворежущих станков общего назначения
ДискоВыс
Дереворежущими станками общего назначения называются станки, устройство которых позволяет использовать их для определенных операций в различных производствах. По технологическому назначению, а также в зависимости от вида режущего инструмента и характера выполняемых операций эти станки подразделяются на ряд групп (рис. 31.1).
В ленточнопильных станках в качестве режущего инструмента используется бесконечная пильная лента. Они предназначены для распиливания бревен на пиломатериалы (бревнопильные), толстых пиломатериалов на более тонкие (делительные), а также для криволинейного и прямолинейного продольного и поперечного распиливания мелких сортиментов (столярные).
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image20.jpeg" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Dodsferd\\Desktop\\media\\image21.jpeg" \* MERGEFORMATINET
Рис. 31.2. Столярный ленточнопильный станок: а- кинематическая схема; б - схема направляющих каретки
Кинематическая схема столярного ленточнопильного станка приведена на рис. 31.2, а. Ленточная пилаЗ шириной 10...50 мм и толщиной 0,4--.0,8 мм монтируется на двух вертикально расположенных шкивах 4 и 11. Шкивы имеют плоский обод с мягким (резиновым или кожаным) бандажом 13, предназначенным для того, чтобы увеличить сцепление между пилой и шкивом, а при работе узкими пилами для того, чтобы разведенные зубья, обращенные к шкиву, при натяжении не теряли развода. Нижний приводной пильный шкив 11 закреплен на валу, вращающемся в стакане 22 и имеет небольшую осевую регулировку. Вращение шкиву передается от электродвигателя 2, установленного на качающейся плите 1, через клиноременную передачу. Частота вращения шкива выбирается в зависимости от его диаметра такая, чтобы скорость резания составляла 40...50 м/с. Верхний пильный шкив 4 смонтирован на консоли оси, закрепленной на ползуне 14. Ползун, в свою очередь, закреплен на качающемся относительно оси 15 кронштейне 16. Кронштейн смонтирован на верхней съемной части станины и имеет возможность бокового перемещения. Натяжение пильного полотна регулируется винтом от маховичка 19, а поддерживается пружиной 21.
Для устойчивой работы пилы удельная сила натяжения должна составлять а=1,5 МПа.
В правильно настроенном станке сила натяжения должна быть единственной силой, удерживающей пилу на шкивах. Для предотвращения сбега пилы со шкивов верхний шкив снабжается устройством, с помощью которого шкив наклоняется в обе стороны с помощью винтов от маховичков 17 и 18.
Резание осуществляется ветвью пилы, которая движется вниз и проходит через рабочий стол 20. Криволинейное распиливание выполняется по разметке или с помощью специальных приспособлений, прямолинейное - по направляющей линейке. На легких ленточнопильных станках подача осуществляется вручную. При прямолинейном распиливании на станке можно установить приспособление для механизированной подачи — автоподатчик. Для распиливания материала под углом стол может быть наклонен до 45°.
Над и под рабочим столом расположены верхнее и нижнее направляющие устройства, предназначенные для обеспечения устойчивости пилы во время работы. Верхнее устройство перемещается по высоте с помощью зубчато-реечной передачи 8 и маховичка 9. Во время работы оно фиксируется над деталью.
В качестве направляющих элементов в описываемой модели служат два боковых 10 и один упорный 12 ролики. В других моделях используют неподвижные бобышки 23 (рис. 31.2, б) из антифрикционного материала. Недостатком последней конструкции является быстрый износ бобышек и, как следствие, образование зазора между ними и полотном пилы, а также нагревание пилы в результате скользящего контакта.
Позади пильной ленты имеется упорный ролик 12, который предохраняет пилу от аварийного сбега со шкива. При нормальной настройке лента во время работы не должна его касаться.
Станок оборудован ловителем пильного полотна при его обрыве для обеспечения безопасности работы. В контакте с пильным полотном находится ролик 5. При разрыве полотна ролик смещается, под действием пружины зуб храповика 6 срывается с курка и тормозные колодки 7 схватывают полотно.
Техническая характеристика столярных ленточнопильных станков
400... 1 000
.450
1 450...7200,7...0,92
.7.6
Диаметр пильного шкива, мм
Высота пропила, мм•
Частота вращения шкива, мин”1
Толщина пилы, мм
Мощность электродвигателя привода механизма резания, кВт
ГЛАВА 32. КРУГЛОПИЛЬНЫЕ СТАНКИ ДЛЯ ПРОДОЛЬНОГО РАСПИЛИВАНИЯКруглопильные станки применяются во всех деревообрабатывающих производствах и характеризуются большим числом типов и широким диапазоном технических показателей. В качестве режущего инструмента в них используется круглая пила. По технологическому назначению круглопильные станки можно разделить на три основные группы: для продольного, поперечного и форматного распиливания.
Универсальные станки с ручной подачей наиболее просты по конструкции и эксплуатации, на них можно производить продольное и поперечное распиливание, а с помощью каретки и подрезной пилы также и форматный раскрой плит (рис. 32.1). В тоже время на них используются современные электронные и механические устройства. В центре сварной станины б расположен пильный суппорт 10 с основной и подрезной пилами (рис. 32.1, б).
Крутящий момент от электродвигателя к основной пиле 4 передается через клиноременную передачу. Число оборотов можно ступенчато изменять в диапазоне от 3 000 до 6 000 в минуту. Для предотвращения сколов на выходе пилы из материала перед основной пилой устанавливается подрезная пиля 5, приводимая во вращение от отдельного электродвигателя через ременную передачу. Она имеет попутное с направлением подачи вращение и прорезает паз в месте выхода зубьев основной пилы из пропила.
Для возможности распиловки материала различной толщины суппорт имеет вертикальное настроечное перемещение, он также может быть наклонен на угол до 45°. Регулировка по вертикали и угол наклона обеих пил производится механическим или электромеханическим путем. Во втором случае - с помощью серводвигателя и цифровой индикации с пульта управления 3. Быстрое перемещение пил, например, от угла 0 на угол 45 занимает всего 12 с. Имеется устройство для точной регулировки положения обеих пил в одной вертикальной плоскости.
Для предотвращения скобления пропиленных поверхностей зубьями холостой части пилы и предотвращения выброса заготовки устанавливается расклинивающий (направляющий) нож 1.

Приложенные файлы

  • docx 19045683
    Размер файла: 541 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий