Методические указания и задания для домашней контрольной работы №1,№2 по дисциплине: «Оборудование деревообрабатывающего производства» (стр. 2 из 22)

Основными средствами механизации станков и особенно их механизмов подачи являются гидравлические, пневматические, электрические системы.

Для повышения производительности оборудования и качества обработки при внедрении допусков и посадок в деревообработке необходима рационализация инструментального хозяйства.

Раздел I. Основы теории резания древесины.

1.1. Общие сведения о процессе резания

Древесина и древесные материалы как объекты обработки резания.

Резцы: поверхности, углы заточки и установки; понятие о затуплении резцов.

Рабочие движения в процессе резания, сложение одновременно совершаемых движений. Понятие о траекториях и законах движения, изменение углов резания в движении.

Стружка: определение, размеры. Понятие о стружке-продукте и стружке-отходе. Бесстружечное резание. Обработанная поверхность: геометрия, характеристики качества.

Усилия, работа и мощность резания.

Методические указания

Приступая к изучению основных положений теории резания, необходимо прежде всего уяснить особенности предметов обработки - древесины как сложного физического тела органического происхождения и древесных материалов с их характерными физико-механическими показателями, особое внимание следует обратить на свойства древесины, имеющие непосредственное отношение к резанию.

Учет особенностей структуры и показателей механических свойств древесных материалов имеет важное значение для организации их рациональной обработки резанием.

Необходимо знать орудие труда - инструмент, используемой при обработке, и более конкретно - резец, являющийся активной частью режущего инструмента, непосредственно участвующий в процессе резания; знать параметры и свойства резца; иметь представление о резце как о реальном физическом теле.

Прежде чем приступить к изучению поверхностей и углов резца, необходимо разобраться в таких понятиях как поверхность резания и плоскость резания.

Поверхность резания I - это поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке 2 режущей кромкой резца 3.

Плоскость резания 4 - это плоскость, касательная к поверхности резания I и проходящая через режущую кромку резца 3.

При поступательном движении поверхность резания I и плоскость резания 4 совпадают с обработанной поверхностью (рис.1). При вращательном движении резца каждому положению режущей кромки резца 3 на поверхности резания I соответствует своя плоскость резания 4 (рис.2).

Ряс. 2

Далее следует разобраться с такими поверхностями резца, как передняя грань - это поверхность, по которой сходит стружка; задняя грань - это поверхность, обращенная к плоскости резания и боковые грани резца.

Следует также изучить угловые параметры резца, которые обозначаются буквами:

γ (гамма) - передний угол;

ά (альфа) - задний угол;

β (бета) ,. - угол заострения или угол заточки;

δ (дельта) - угол резания.

У абсолютно острого (идеального) резца лезвие или режущая кромка представляет собой линию пересечения передней и задней граней резца (в плоскости рисунка - точка n).

Рис. 3. Лезвие реального резца

У реального резца, проработавшего очень непродолжительное время или даже у только что заточенного, переход от передней грани к задней происходит по некоторой кривой поверхности a’abb’.

В целях упрощения расчетов истинная поверхность лезвия заменяется вписанной в нее цилиндрической поверхностью.

Тогда в нормальном сечении резца контур лезвия будет представлять собой дугу окружности радиуса ρ ; грани резца касаются этой окружности в точках a и b. Радиус ρ служит показателем степени затупления резца, благодаря чему его называют радиусом затупления. У острых резцов величина ρ составляет 5…20 мкм, у тупых – 40…60 мкм и более.

Практическая работа №1.

Изучение элементов и геометрии резца.

Литература: Л1 с. 9 - 17

Контрольные вопросы:

1. Какие свойства древесины следует учитывать при ее механической обработке?

2. Назовите элементы резца.

3. Дайте определение углов резца.

4. В чем отличие между идеальным и реальным резцами?

5. Каким параметром характеризуется степень затупления резца?

1.2.Динамика процесса резания

Процесс резания осуществим только при осуществлении двух движений - главного

(движение резания - перемещение резца, необходимое для срезания одной стружки) и движения подачи, т.е. движение резца относительно обрабатываемой заготовки или же заготовки относительно резца, необходимого для срезания повторных стружек. Сложение этих двух движений дает результирующее движение резца в материале.

Каждое из этих двух движений характеризуется скоростью и траекторией. Необходимо знать определение указанных понятии.

По рекомендованной литературе следует уяснить целью каких процессов станочной обработки является получение стружки-продукта и в каких процессах получение требуемых размеров деталей сопровождается получением стружки-отхода.

Следует также знать, что стружка - это часть материала, заключенная между предыдущей и последующей поверхностями резания. Форма и размеры стружки при прочих одинаковых условиях оказывают решающее значение на энергетику (силу и мощность) и качество резания.

Методические указания

Скорость резания и подачи сказывают большое влияние на производительность оборудования и качество обработки древесины. Скорость подачи обозначается буквой U и измеряется в м/мин. Она обычно бывает указана в технической характеристике станка.

Скорость резания обозначаемся буквой V , измеряется в единицах м/с.

Для инструментов, имеющих вращательное движение, скорость резания определяется по формуле

V=П*D*n / 1000 * 60, м/с ⁽¹⁾

где V - скорость резания, м/с; D - диаметр инструмента, мм; n - частота вращения инструмента, мин^-1.

В лесопильных рамах скорость резания определяется как средняя величина за

ход пильной рамки, т.е.

V=2Sn / 1000*60, м/с ⁽²⁾

где S - ход пильной ражи, мм;

n - частота вращения коленчатого вала, мин^-1.

Следует уяснить, что с увеличением скорости резания повышается качество обработанной поверхности за счет возникновения так называемого "скоростного подпора", который получают перерезанные волокна древесины в дополнение к естественному сцеплению между ними. В результате уменьшатся неровности разрушения на обработанной поверхности.

С увеличением скорости подачи, наоборот, шероховатость обработанной поверхности возрастает за счет увеличения длины и глубины волн, оставляемых на ней резцом и называемых кинематическими неровностями.

Повышать скорость резания целесообразно путем повышения частоты вращения инструмента; увеличение диаметра инструмента в некоторых случаях приводит к излишней затрате мощности на резание и к увеличению отхода древесины. Так, например, при пилении круглыми пилами увеличение диаметра пилы приводит одновременно к ее утолщению и, следовательно, к увеличению ширины пропила.

Процессы резания древесины по способу получения заданной поверхности подразделяются на:

бесстружечное резание, к которому можно отнести разрезание - процесс деления, основанный на использовании ножниц, штампование (просечка, пробивка, вырубка);

стружечное резание, которое имеет место в большинстве процессов обработки на деревообрабатывающих станках.

Основной размер стружки толщина h - это расстояние между предыдущей и последующей поверхностями резания, измеренное по нормали к последующей поверхности в данной точке (см. рис.I и рис. 2).

Стружка также характеризуется длиной L и шириной b.

Необходимо различать номинальные размеры, относящиеся к недеформированной стружке, и фактические размеры стружки, претерпевшей значительные деформации под действием резца. В расчетах по резанию пользуются номинальными размерами.

Если рассматривать обработанную поверхность детали как продукцию процесса резания, то характеристиками качества могут быть шероховатость поверхности, глубина слоя с остаточными деформациями и скрытыми дефектами в виде трещин в массиве материала, отклонение размеров формы и пр. Основным показателем качества резания все же является шероховатость поверхности, определяемая высотой неровностей. В свою очередь неровности обработанной поверхности определяются: а/ кинематикой процесса резания (волнистость, риски и т.д.); б/ особенностями стружкообразования (продольное, поперечное, торцовое и промежуточные виды резания); в/ состоянием материала (например, древесина сухая, влажная, мерзлая и т.д.).

При резании древесина оказывает сопротивление, для преодоления которого к резцу необходимо приложить внешнюю силу. Между резцом и древесиной возникают определенные взаимодействия. Резец испытывает нагрузку от давления, которое распределено по передней и задней граням, и от сил трения.