Резание древесины
Резание является основным способом обработки древесины и трехслойных щитов. Сущность процесса состоит в разрушении связи между частицами обрабатываемого материала для получения детали требуемых размеров и формы. Резец, имеющий форму клина, проникая в древесину под действием приложенной к нему силы, отделяет часть в виде стружки (или без нее, например, при раскрое шпона на механических ножницах). При этом резец встречает сопротивление древесины, для преодоления которого необходимо приложить определенную силу. Эту силу называют силой резания.
Величина силы резания зависит от угла резания, образуемого передней и задней гранями резца, остроты лезвия резца, направления и скорости резания, твердости и влажности древесины, толщины снимаемой стружки и др.
На рис. 10.1 показана схема резания древесины. Поверхность abcd. — передняя грань резца; abef — задняя грань; ребро ab — режущая кромка; угол β между передней и задней гранями резца — угол заточки; угол δ между передней гранью резца и плоскостью резания — угол резания; угол а между задней гранью резца и плоскостью резания — задний угол, или угол наклона резца, угол у между передней гранью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, — передний угол.
Рис. 10.1. Схема резания древесины
Сопротивление, оказываемое древесиной при действии на нее силы резания, отнесенное к единице площади поперечного сечения стружки (снимаемого слоя), называется удельным сопротивлением резанию. Оно равно величине силы резания, деленной на площадь поперечного сечения стружки.
Древесина имеет неоднородное строение, поэтому процесс резания
в зависимости от направления режущей кромки резца по отношению к волокнам протекает по-разному. Различают три основных вида резания древесины: в торец, вдоль волокон и поперек волокон.
При резании в торец (рис. 10.2, а) направление резания перпендикулярно направлению волокон древесины. По мере проникновения резца в древесину перерезанные волокна под действием приложенной силы Р0 оказывают давление на переднюю грань резца и в момент, когда сила давления Р2 превысит силу сцепления волокон, происходит скалывание частиц стружки.
Рис. 10.2. Основные виды резания: а — в торец; б — вдоль волокон; в — поперек волокон
При резании вдоль волокон (см. рис. 10.2, б) направление резания совпадает с направлением волокон. В этом случае давление стружки на переднюю грань резца не приводит к полному разрыву стружки, так как прочность древесины вдоль волокон значительно выше, и стружка, как правило, образуется в виде тонкой спирали с гладкой поверхностью.
При резании поперек волокон (см. рис. 10.2, в) направление резания совпадает с плоскостью волокон. Отделение стружки, состоящей из слабо связанных между собой частиц древесины, происходит в результате суммарного действия двух сил: на растяжение в плоскости (перпендикулярно волокнам) и на скалывание (параллельно волокнам).
При резании вдоль волокон удельное сопротивление древесины резанию в 2 раза, а при резании в торец в 6 раз больше, чем при резании поперек волокон.
На рис. 10.2 сила воздействия на древесину изображена вектором Р. Под вектором понимается математическая величина, которая характеризуется численным значением и направлением. Составляющая (проекция) силы воздействия резца на древесину, направленная по касательной к траектории резания или параллельно ей, называется силой резания Р1 или касательной силой. Составляющая (проекция) силы воздействия резца на древесину, направленная по нормали к траектории резания, называется нормальной силой Р2. Сила резания Р1 и нормальная сила Р2 находятся в прямой зависимости от угла резания β, толщины снимаемой стружки и степени затупления резца.
В зависимости от степени подвижности основных конструктивных элементов станка (стола, рабочего вала, шпинделя) резание может осуществляться тремя способами: 1) резец перемещается, а материал остается неподвижным (строгание или пиление ручным инструментом); 2) материал перемещается при неподвижном резце (лущение шпона, циклевание щитов); 3) резец и материал перемещаются в противоположных направлениях (фрезерование на деревообрабатывающих станках).
К основным способам обработки древесных материалов и пластмасс относятся: пиление, строгание, сверление и шлифование (см. гл. 12, § 12.1).