Анализ теоретических исследований процесса резания древесины средствами для расчистки нераскорчеванных вырубок от порубочных остатков и пней

Анализ теоретических исследований процесса резания древесины фрезерными рубительными машинами

Процесс резания древесины фрезерными рубительными машинами.

Развитие теории резания древесины представлено в трудах М.А. Дешевого [77], А.Л. Бершадского [49], С.А. Воскресенского [56], Е.Г. Ивановского [88, 89], А.О. Грубе [70], Ф.М. Манжоса [142] и других ученых.

Процессы резания, близкие к продольно-торцово-поперечному, характерны тем, что заданный номинальным слой срезается путем последовательного снятия тонких стружек. Срезать толстый слой за один проход нельзя ввиду больших деформаций в срезаемом слое и вследствие этого резкого ухудшения качества поверхности резания. При резании толстых стружек деформации в срезаемом слое оказываются полезными, так как они приводят к скалыванию подрезанных элементов раньше, чем они деформируются по всему объему.

48

Процессы резания тонких и толстых стружек необходимо рассматривать раздельно.

При резании тонких (до 2 мм) стружек можно отметить следующие основные положения.

Силы резания над и под плоскостью резания независимы [69, 74, 82, 84]. Сила резания по передней грани Рп при постоянном угле перерезания волокон у/ зависит только от угла резания с и толщины стружки /.

На резец действуют силы резания, которые можно спроектировать на два взаимно-перпендикулярных направления: параллельно движению резца (касательные силы) и перпендикулярно к движению (нормальные силы). Каждая из этих сил имеет составляющие от сил к передней и задней граням резца. Касательные силы дают в сумме силу резания, которая направлена вдоль траектории резания по направлению движения резца. Нормальные силы: Рстр и Ротж. Первая из них знакопеременная, и в зависимости от угла резания а отрывает или прижимает стружку к древесине. Сила отжима незнакопеременная, зависит от радиуса затупления и отжимает резец от древесины. При сложении силы Рстр и Ротж происходит затягивание или отжим между резцом и древесиной [19, 24, 36].

Сила резания по задней грани Ръ не зависит от угла резания с и толщины стружки I, но зависит от величины радиуса затупления р и заднего угла резания а. Величина радиуса затупления резца р на силу Рп влияния не оказывает. Проф. А.Л. Бершадский, рассматривая взаимодействие между резцом и древесиной, пришел к выводу, что резец, вклиниваясь в древесину, деформирует ее в полузамкнутом пространстве при относительной деформации X = 0,1-9,6 и при постоянном давлении. Лезвие резца радиусом р создает необходимое напряжение для образования новой поверхности в наиболее выступающей точке резца по направлению его движения. Увеличение силы резания по мере затупления резца р происходит только за счет роста силы по задней грани Р3. Если при остром резце коэффициент затупления ар и Р3 = 0,2Р, то при тупом резце Р3 = (ар + 0,8)Р, где Р - некоторая фиктивная удельная сила резания, полученная Бершадским А.Л. для тонких стружек. Коэффициент затупления ар, необходимый для силовых расчетов, определяется А.Л. Бершадским [43] как отношение

Зная начальный радиус затупления Ар0 = 5-10 мкм и прирост радиуса затупления Ар, который пропорционален пути резца в древесине, можно определить ар. Между радиусом затупления и толщиной срезаемой стружки существует определенная связь. Если радиус затупления больше, чем толщина стружки, происходит подминание срезаемого слоя без образования стружки. При образовании толстых стружек влияние радиуса затупления уменьшается.

Из общей теории резания известно, что существенными факторами процесса резания являются: физико-механические свойства обрабатываемого материала древесины, параметры резца и кинематика взаимных перемещений резца и древесины в процессе резания.

Влияние влажности древесины на ее прочность. В диапазоне от сухого состояния до насыщения клеточных оболочек, т.е. предела гигроскопичности, прочность древесины уменьшается с увеличением влажности. Выше точки насыщения клеточных оболочек прочность древесины остается постоянной.

Г.Р. Вильсон [52] на основе опытов получил следующую зависимость прочности древесины от влажности:

где А - показатель прочности при влажности в момент испытания; а и b - постоянные для каждой породы древесины; w - влажность древесины в момент испытания.

Е.Г. Ивановский [88] определяет зависимость плотности древесины от влажности по формуле:

где Кр - коэффициент разбухания древесины.

Влияние температуры древесины на ее прочность. Исследованиями [102] установлено, что в диапазоне температур от +160°С до -160°С зависимость предела прочности от температуры древесины может быть представлена уравнением прямой линии. Влияние температуры возрастает для влажной древесины. Так, например, для абсолютно сухой древесины при изменении температуры от 20°С до 71°С предел прочности уменьшается на 1/10, для древесины с влажностью 12% он уменьшается на 1/3, а при влажности 20% - на 1/2.

Влияние скорости нагружения на прочность древесины. При проведении экспериментов на испытательных машинах скорость нагружения в 104 раз меньше чем применяемая на практике скорость резания. В результате экспериментальных исследований [120] найдено, что прочность древесины при сжатии вдоль волокон и при изгибе увеличивается на 8% при каждом десятикратном увеличении скорости нагружения. При увеличении скорости нагружения в 104 раз предел прочности увеличивается на 31% для сухой древесины и на 44% для насыщенной древесины.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >