home Пилы Вид резания при продольном пилении круглыми пилами

Вид резания при продольном пилении круглыми пилами

CUTTING SPEED EFFECT ON WOOD SAWING BY MEANS OF RING SAW

The article is devoted to speed effect.of scob clipping on product quality, cut frequency (on roughness of the formed surface) as well as on efforts and specific cutting work, saw stability.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Якунин Н. К.

Рассматривается влияние скорости срезания стружки на качество продукции, частоту среза (на шероховатость образуемой поверхности), на усилия и удельную работу резания, устойчивость пил.

Текст научной работы на тему «Влияние скорости резания на процесс пиления древесины круглыми пилами»

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ НА ПРОЦЕСС ПИЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ КРУГЛЫМИ ПИЛАМИ

Н.К. ЯКУНИН, профессор, почетный академик РАЕН, засл. работник лесной промышленности

В различных производствах работает много круглопильных станков, для которых промышленность ежегодно выпускает более 500 тыс. круглых пил.

За последние 20 лет у нас и за рубежом исследовано влияние разных факторов на усилия, удельную работу резания, шероховатость поверхности распила, вибрацию пильных дисков, затупление зубьев и процесс удаления опилок из пропила при пилении древесины круглыми пилами. Однако влияние скорости резания на процесс пиления круглыми пилами иногда недооценивается.

В последние годы в нашей стране стали появляться проекты различных руководящих материалов, в которых влияние скорости резания на энергозатраты, шероховатость поверхности распила и устойчивость пил в работе отражено не совсем правильно, рассматривается без учета ранее выполненных работ. В конструкции станков и проекты руководящих технических материалов (РТМ) иногда закладываются не оптимальные режимы пиления.

На некоторых предприятиях появляются необоснованные попытки увеличить скорость резания, для чего завышают частоту вращения пильных валов, делают различные конструктивные усложнения без получения от этого положительного экономического эффекта, что наносит материальный ущерб промышленности.

В исследованиях влияния скорости резания на процесс пиления, выполненных в 1959-1975 гг., были использованы совершенные измерительные приборы и специальные экспериментальные установки, позволившие выявить новые зависимости влияния скорости резания на процесс пиления и разработать практические рекоменда-

ции. Для практических целей важно знать, как влияет скорость срезания стружки на качество продукции, частоту среза (на шероховатость образуемой поверхности), на усилия и удельную работу резания, устойчивость пил.

Для правильного определения этого влияния необходимо изменять только скорость резания, а все остальные параметры.толщину срезаемой стружки, подачу на резец (зуб пилы), объем срезаемой древесины, состояние пил, станка. в сравниваемых опытах сохранять постоянными. К сожалению, эти требования не всегда соблюдаются.

По мнению некоторых исследователей, с увеличением скорости резания шероховатость поверхности распила уменьшается. Объективно для таких выводов нет оснований, поскольку в этих работах одновременно с изменением скорости резания и изменялась и подача на зуб иг. В действительности скорость резания была средством для изменения подачи на зуб.

В 1953 г. в опытах ЦНИИМОДа, проведенных автором на специальной экспериментальной установке, при исследовании режимов пиления и профилировки зубьев круглых пил для продольной распиловки древесины хвойных и твердых лиственных пород было обнаружено иное влияние скорости резания на удельную работу, усилия резания, шероховатость поверхности распила и вибрацию пил. В опытах изменялась только скорость резания (и = 20; 40; 60; 80; 100; 120 м/с), а все остальные условия сохранялись постоянными (подача на зуб и2 = 0,20; 0,41; 0,62 мм и высота пропила Я = 20; 40; 60 мм для каждой скорости резания). Шероховатость поверхности распила определялась методом теневого сечения и строгания. Первым

методом находилась глубина неровностей среза волокон, вторым определялись суммарные неровности (неровности среза и кинематические). Пилы готовились тщательно, на изучаемых образцах рисок не было.

Эти опыты позволили сделать следующие основные выводы:

Испытание пилы для продольного реза.

с увеличением скорости резания удельная работа резания сначала уменьшается, а затем (после 50 м/с) растет. при этом шероховатость поверхности распила не изменяется Оптимальная скорость резания находится в пределах 40-60 м/с (средняя 50 м/с);

(шероховатости поверхности распила) от скорости резания: 0ср = 61°; 1. иг = 0,64 мм; 2. и2 = 0,41 мм; 3. иг = 0,26 мм

основное влияние на шероховатость поверхности распила (при всех прочих равных условиях в хорошо подготовленной пиле) оказывает толщина срезаемой стружки, которая при постоянном и наибольшем кинематическом угле встречи определяется подачей на зуб При указанных ско-

ростях резания скорость подачи может быть доведена до 150 м/мин, при и2 = 1 мм и пиле с г = 60. Это было проверено на предприятиях Кирова, Красноярска, Архангельска.

В формировании поверхности распила главную и определяющую роль играют не боковые кромки, а короткая режущая кромка, создающая в древесине опережающие трещины. В тех случаях, когда наибольшая толщина опилок меньше зазора между пилой и стенками пропила, они не заполняют меж-дузубных впадин и под воздействием составляющих силы инерции в больших количествах попадают в пропил, ухудшая условия работы пил.

При увеличении скорости резания с сохранением постоянной подачи на зуб (при всех прочих равных условиях) мощность, расходуемая на резание, растет более интенсивно, чем производительность. При увеличении скоростей резания и подачи в 6 раз мощность, расходуемая на резание, возрастает в 9 раз.

В 1955 г. в Белорусском лесотехническом институте исследователи пришли к выводу, что при выполнении условий зависимости (1) у пил большого диаметра зубья располагаются более выгодно относительно распиливаемого материала, из-за чего с ростом скорости резания должны уменьшиться удельная работа, усилия резания и шероховатость поверхности распила.

аН 50 м/с Р растет Р0 имеет оптимальные значения при и = 30; 59,5 м/с При и = 2040 м/с Ри уменьшается, а затем растет

Удельная работа резания К, кгс м/см3 С ростом и от 20 до 40 м/с К уменьшается, при увеличении от 60 до 120 м/с. К растет. Наименьшее значение К имеет при и = 4060 м/с Наименьшее значение К имеет при и = 50 м/с, при и 50 м/с К растет С увеличением и от 0,477 м/с К сначала уменьшается, а затем интенсивно растет Наименьшее значение К находится в диапазоне и = 3060 м/с С увеличением и от 20 до 40 м/с К уменьшается, а затем растет

Шероховатость поверхности распила Не зависит от и Не зависит от и Не зависит от и.

Колебания (вибрация) пильного диска С ростом о от 33 до 81 м/с амплитуда колебаний имеет наименьшее значение при и = 66 м/с С ростом и от 74,7 м/с колебания диска уменьшаются, а затем растут

Решающее влияние на шероховатость поверхности распила оказывает толщина срезаемой стружки е, определяемая при постоянном наибольшем кинематическом угле встречи подачей на зуб (см. формулу (6)).

Аналогичный характер изменения удельной работы резания, в зависимости от скорости резания и отсутствие ее влияния на шероховатость поверхности, обнаружили и при фрезеровании А.К. Петруша (ЛТА, 1953 г., и = 4,550 м/с), М.М. Козел (БЛТИ, 1955 г., о = 3090 м/с), Н.А. Кряжев (МЛТИ, 1963 г., и = 14,19,28,38, 50 м/с).

В 1958-1961 гг. П.П. Есипов (ЦНИИ-МОД) выявил. что при поперечном пилении древесины скорость резания (в пределах и = 31,4; 50; 75; 95,5 м/с) при всех прочих равных условиях не оказывает влияния ни на удельную работу резания, ни на шероховатость поверхности распила. Шероховатость поверхности также определяется толщиной срезаемой стружки.

В 1961 г. А.Е. Феоктистов (ЦНИИ-МОД) обнаружил, что при пилении древесины ленточными пилами скорость резания в исследованном диапазоне 25-45 м/с и прочих равных условиях не оказывает влияния на силовые параметры и что основное влияние на них оказывает подача на зуб.

Таким образом, приведенные работы дают основание считать установленными при продольной распиловке древесины круглыми пилами как закономерность изменения усилия и удельной работы резания, наличие оптимальных скоростей резания в диапазоне 40-60 м/с, отсутствие влияния ее на шероховатость поверхности распила. Эти выводы являются объективными.

Отсутствие влияния скорости резания на шероховатость поверхности распила и сложный характер изменения удельной работы и усилия резания можно объяснить сложностью процесса стружкообразования, удаления опилок и образования поверхности распила. Поверхности распила при продольном пилении древесины круглыми пилами образуются не боковыми режущими кромками, а ненаправленными опережающими

боковыми трещинами, распространяющимися вдоль волокон и возникающими под действием короткой режущей кромки, которые в итоге предопределяют и образуют поверхность раздела (пропила). В связи с этим, если стружка срезается быстрее, чем распространяются опережающие трещины, создающие в древесине остаточные деформации, или если опережающие трещины находятся в пределах толщины срезаемого слоя, то поверхности распила будут образовываться в результате перерезания волокон короткой и боковыми режущими кромками. В этом случае поверхность будет чистой.

Если скорость распространения опережающих трещин (остаточных деформаций) больше скорости срезания стружки или если опережающие трещины распространились за пределы толщины срезаемого слоя, то поверхность распила будет образовываться не боковыми и не короткой режущими кромками, а теми ненаправленными остаточными деформациями от опережающих трещин, которые возникли в древесине от действия предыдущего зуба и привели к разрушению связи между волокнами.

Используя теоретические выводы и зависимости доктора техн. наук С.А. Воскресенского и канд. техн. наук Н.А. Кряжева;, базирующиеся на прочностных характеристиках древесины, можно определить скорости резания, необходимые для срезания стружки без образования остаточных деформаций и опережающих трещин

где Стц. предел прочности древесины при изгибе вдоль волокон, кгс/мм2;

g. ускорение свободного падения (9,81 м/с2);

с.коэффициент упругости древесины, кг/мм3;

0(1. предел прочности древесины при растяжении поперек волокон, кгс/мм2;

Для сосны, использованной в опытах, эти значения были: ад = 7,9 кгс/мм ; оц = 0,16 кгс/мм2; с = 1,4 кг/мм3; у = 0,52 г/см3; 5 =60°.

Подставив эти значения в формулу (2), получим

и = 70,87-106 е = 933л/ё м/с. (3) Тогда скорость, при которой не будут возникать опережающие трещины, для различной толщины стружки будет равна

Из приведенных данных видно, что во всех указанных опытах продольной распиловки круглыми пилами поверхность распила образовывалась за счет остаточных деформаций, образуемых опережающими трещинами, поскольку скорость их распространения была выше примененных скоростей резания.

На изменение удельной работы и усилий резания определяющее влияние оказывает ряд факторов. Значительные усилия расходуются на преодоление упругих и пластических деформаций, а также на образование остаточных деформаций новых опережающих трещин в распиливаемой древесине срезании стружек-опилок; на преодоление сил инерции опилок и их трения о пилу и стенки пропила. Очевидно, при скоростях резания от 20 до 50 м/с решающее значение имеют силы, идущие на преодоление упругих и пластических деформаций и на образование остаточных деформаций в распиливаемой древесине, а при скоростях резания 60-120 м/с происходит интенсивное увеличение сил инерции опилок и трения их между пилой и стенками пропила (опилки более интенсивно попадают в пропил под действием сил инерции). В результате усилия, идущие на преодоление сил трения и возросших сил инерции опилок, начинают преобладать

над усилиями, необходимыми для преодоления указанных деформаций.

Диаметр пил, мм Число зубьев пил (ГОСТ 980. 80) Диапазон изменения м2 при и = const п = const прод. попереч.

для продольной распиловки для поперечной распиловки

Кроме того, известно, что при увеличении скорости нагружения (в данном случае скорости приложения сил резания зубом пилы) древесина в зоне контакта с передней гранью и короткой режущей кромкой сильно уплотняется и приобретает повышенные прочностные свойства, приближающиеся к свойствам изотропных материалов. В связи с этим на отделение стружки в этих условиях требуются и большие усилия.

Исследованиями установлено, что при сжатии вдоль волокон и изгибе прочность древесины увеличивается на 8 % при каждом десятикратном увеличении скорости нагружения. При увеличении скорости нагружения в 10 тыс. раз (около 48 м/с) по сравнению со статическим нагружением предел прочности сухой древесины увеличивается на 31 %, сырой. на 44 %, модуль упругости возрастает примерно на 14 %.

При скорости резания 100-120 м/с прочностные свойства древесины растут соответственно на 65-78 %. При этом сила инерции опилок также увеличивается и вызывает рост мощности, затрачиваемой на их удаление, с 0,0057 кВт при о = 20 м/с; и2 =0,26 мм; и = 12,87 м/мин до 1,66 кВт при и = 120 м/с; и2 = 0,26 мм; и.11 м/мин. Мощность, расходуемая на ускорение стружки, может быть подсчитана по формуле ^ _ НЬих 2у (100 IV)

Ъ. ширина пропила, м; и. скорость подачи, м/мин; и. скорость резания, м/с; у. объемная масса, г/см ;

Для условий опытов, когда Н = 60 мм; Ь = 3,6 мм; у =0,52 г/см3; Ж=20 %, эта формула принимает следующий вид:

Можно утверждать, что при повторении опытов, о которых было сказано, и сохранении в них сопоставимых условий будут получены такие же результаты, как и в указанных работах. В связи с этим дальнейшие усилия должны быть направлены на разработку рекомендаций по подчинению описанных выводов интересам производственной практики. Используя приведенные результаты работ, можно сформулировать ряд практических рекомендаций.

При высококачественной подготовке пильных дисков и зубьев, исправном состоянии круглопильных станков и всех прочих равных условиях шероховатость поверхности распила зависит только от толщины срезаемой стружки, которая при постоянном наибольшем кинематическом угле встречи определяется подачей на зуб. Чем меньше толщина срезаемой стружки, тем чище поверхность распила и наоборот. Следовательно, надо уметь влиять на толщину срезаемой стружки.

На схеме образования стружки видно, что ее толщина е изменяется в зависимости от положения зуба в пропиле. Она наименьшая при входе зуба в пропил и наибольшая. при выходе из него. При этом подача на зуб иг по всей толщине распиливаемого материала одинакова:

п. частота вращения пильного вала, об/мин;

Удобная шина для циркулярной ручной пилы.

Из рис. 4 и формул (6), (9) следует, что стружка малой толщины образуется при небольшом диаметре пилы и малых углах встречи, особенно на выходе из пропила. Отсюда практический вывод: для получения

чистой поверхности распила необходимо работать пилами минимально допустимого диаметра при малых подачах на зуб и большой высоте подъема стола. При разработке конструкций конкретных круглопильных станков это обстоятельство необходимо учитывать. Следует закладывать технические средства, обеспечивающие изменение высоты расположения стола станка относительно пильного вала или высоты подъема пилы относительно рабочей поверхности стола станка. Выход пил из пропила не должен превышать 10 мм для пил диаметром до 600 мм и 40 мм при £) 600 мм.

Из выражения (7) видно, что подачу на зуб можно уменьшить тремя путями: уменьшением скорости подачи и; увеличением числа зубьев пилы г\ увеличением частоты вращения пильного вала п.

Конструкции многих типов круглопильных станков. прирезные ребровые, многопильные. имеют соответствующие технические средства для ступенчатого или бесступенчатого изменения скорости подачи в определенных пределах. В таких станках скорость подачи регулируется изменением положения переключателя или регулятора. Однако уменьшение скорости подачи не всегда приемлемо, поскольку при этом уменьшается производительность станка.

Диаметр пил, мм Число зубьев (ГОСТ 9769-69) Диапазон изменения uz при и = const и иг = const

для продольной и поперечной распиловки древесностружечных плит, фанеры, фанерованных щитов, облицованных древесноволокнистых плит для продольной распиловки клееной древесины, древесноволокнистых плит для высококачественной поперечной распиловки фанерованных щитов продольная и поперечная распиловка древесностружечных плит, фанеры, фанерованных щитов, облицованных древесноволокнистых плит продольная распиловка клееной древесины, древесноволокнистых плит высококачественная поперечная распиловка фанерованных щитов

READ  Что Можно Делать Дисковой Пилой

320 36, 56, 72 24, 36, 56 56. 72 1:1,56:2,0 1:1,5:2,0 1:1,3

360 36, 56, 72 24, 36, 56 72, 96 1:1,56:2,0 1:1,5:2,0 1:1,34

400 36, 56, 72 24, 36, 56 72, 96 1:1,56:2,0 1:1,5:2,0 1:1,34

При неизменной частоте вращения пильного вала более рациональным способом уменьшения подачи на зуб является увеличение числа зубьев пилы. ГОСТ 980-80 «Пилы круглые плоские для распиловки древесины»; ГОСТ 9769-79 «Пилы дисковые дереворежущие с пластинками из твердого сплава», ГОСТ 18479-73 «Пилы круглые строгальные для распиловки древесины» предусматривают выпуск пил с различным числом зубьев (табл. 2, 3,4).

Это позволяет уменьшать подачу на зуб в 1,2-2,7 раза. Следовательно, в инструментальных кладовых для конкретных станков необходимо иметь пилы разных диаметров и толщины с различным числом зубьев. В тех случаях, когда к поверхности распила предъявлены повышенные требования, следует взять в инструментальной кладовой пилу минимального диаметра (допустимого для конкретных условий) с наибольшим числом зубьев. Из табл. 2, 3, 4 следует, что число зубьев пил диаметром 315-800 мм целесообразно увеличить с таким расчетом, чтобы можно было изменять подачу на зуб в диапазоне 1 : 4; 1 : 6, т. е. иметь не три, а пять. семь значений чисел зубьев (36, 54, 72, 90, 100, 128, 144). В этом случае уменьшится междузубная впадина, но этого бояться не следует, так как пилы будут работать при малых подачах на зуб и при распространенных высотах реза впадина опилками не заполняется.

Уменьшать подачу на зуб увеличением частоты вращения пильного вала довольно сложно. Обычно это связано с изменением конструкции станка: заменой приводных шкивов при ременной передаче, заменой электродвигателя при встроенном приводе, использованием подшипников повышенной точности, применением специальных цельнотканых приводных ремней, изменением частоты тока с использованием специальных высокочастотных электродвигателей, применением постоянного тока и т. д. Все это неизбежно ведет к значительным затратам времени и средств. В связи с этим этот метод уменьшения подачи на зуб необходимо применять тогда, когда более простыми спо-

собами не удается повысить производительность станка и улучшить чистоту поверхности распила.

К круглым пилам, оснащенным пластинками твердого сплава, подходить надо несколько иначе. Исследовательскими работами установлено, а производственной практикой подтверждено, что пластинки твердого сплава работают стабильно (без поломок и выкрашиваний) только при малых подачах на зуб. При этих условиях в ряде случаев их стойкость превышает стойкость режущих кромок зубьев обьгчных пил более чем в 30 раз. Поэтому для таких пил рекомендуется применять повышенные скорости резания (около 80 м/с). При этих скоростях резания и малых подачах на зуб износостойкость твердого сплава не снижается. В этих условиях эффективность от твердосплавных пил выше, чем затраты на перерасход энергии и эксплуатацию станка. При этом следует иметь в виду, что, увеличив скорость резания, необходимо сразу же увеличить проковку (ослабление) средней зоны пильных дисков. Нормативов проковки пил для скоростей резания более 60 м/с не разработано, поэтому величину проковки необходимо подбирать с учетом конкретных условий. Для и = 80-90 м/с проковку необходимо увеличить примерно в 1,5 раза в сравнении с проковкой, приведенной в ГОСТ 980-63 (табл. 6). Серьезным недостатком ГОСТ 9769-79 на пилы с пластинками твердого сплава является отсутствие в нем рекомендаций по величинам ослабления средней зоны, что не позволяет заводу-изготовителю выпускать работоспособные пилы.

Диаметр пил, мм Число зубьев (ГОСТ 18479-73) Диапазон изменения uz при п = const и и = const

для продольной распиловки для поперечной распиловки продольная распиловка поперечная распиловка

В 1954-1956 гг. на страницах наших отраслевых журналов рассматривалось так называемое скоростное резание с пониженным энергопотреблением. Попытки осуществить это предложение на практике с целью улучшения качества пропила и повышения производительности станка автору не раз приходилось видеть на лесопильных и мебельных предприятиях в 1973-1975 гг.

Сущность этого предложения состоит в том, что одновременно с увеличением частоты вращения пильного вала рекомендуется уменьшить во столько же раз (или несколько меньше) число зубьев пилы. Это предложение не может дать ни улучшения чистоты поверхности распила, ни увеличения производительности станка, поскольку главный фактор. толщина срезаемой стружки (и подача на зуб) при всех прочих равных условиях здесь не изменяется. Это можно видеть и из формул (6), (7).

Допустим, что частоту вращения пильного вала увеличили в 2 раза и одновременно уменьшили в 2 раза число зубьев на пиле. Использовав выражение (4), получаем

Из формулы (14) видно, что подача на зуб не изменилась, а так как скорость резания сама по себе не влияет на шероховатость поверхности, то последняя не улучшится, а это не позволит увеличить и производительность станка из-за неизбежного ухудшения качества распила. Следовательно, переделка станка, увеличение частоты вращения пильного вала и затраты на пере-насечку зубьев на пиле никакого положительного результата дать не могут, и этим методом пользоваться не следует.

Выбор пильного диска для циркулярки Circular saw blade

Результаты указанных работ были использованы и при изготовлении пил. Известно, что проковка круглых пил и подготовка пильных дисков к работе дело сложное, тонкое и требует высококвалифицированных специалистов.

Для обеспечения нормальной работы пил необходимы проверенные нормативы проковки, характеризуемой на практике ве-

личиной прогиба средней части пилы, расположенной на трех опорах в горизонтальной плоскости. В литературе встречаются попытки дать нормативы ослабления средней зоны круглых пил для различных скоростей резания. К сожалению, эти нормативы очень редко дают положительные результаты.

Сложность заключается и в другом. Завод-изготовитель выпускает более 500 тыс. круглых пил в год. Каждая пила должна быть отрихтована (выправлена) и прокована.

Как рихтовка, так и проковка пильных дисков осуществляются вручную. Опытный пилоправ, благодаря приобретенному навыку, как бы осязает, чувствует исходное, внутреннее состояние пилы и наносит удары молотком в тех местах, где это необходимо.

Испытание пилы для продольного реза.

Попытки механизировать эту операцию, например вальцовкой, положительных результатов не дали, поскольку неизвестно исходное состояние пилы и распределение в ней внутренних напряжений, а это не позволяет заранее назначить и осуществить требуемый режим сплошного или выборочного вальцевания. Поэтому требование, предъявляемое иногда к заводу-изготовителю, поставлять полностью подготовленные пилы для всех режимов пиления, следует считать необоснованным. Отсутствие регламентированных скоростей резания до 1963 г. приводило на практике к обезличенной и ненормированной проковке пил, которые, поступив на лесопильно-деревообрабатывающие предприятия, подвергались перепроковке, так как заводская проковка, как правило, не соответствовала режиму работы станка.

На основании проведенных работ автором были разработаны нормативы проковки круглых пил для оптимальных скоростей резания (40-60 м/с). Завод-изготовитель стал проковывать круглые пилы для этих скоростей резания. В 1963 г. эти проковки были включены в ГОСТ 980-63, который в 1969 г. заменен расширенным ГОСТ 980-69 на круглые пилы. В этом ГОСТе уточнены нормативы проковок для пил больших диаметров (1000-1500 мм).

Все круглые пилы, выпускавшиеся за-водом-изготовителем по ГОСТ 980-69, проковывались для скоростей резания 40-60 м/с. Таким образом, впервые удалось организационно увязать между собой скорость резания, проковку пил, конструкцию станка и эксплуатацию пил. В тех случаях, когда станки обеспечивали эти скорости, новые пилы проковывать не требовалось.

В 1980 г. утвержден ГОСТ 980-80 на круглые пилы, который сделал величины проковок, практически обезличенными и этим ухудшил качество и стабильную работу пил.

Основываясь на перечисленных работах, автор разработал режимы пиления для хвойных и лиственных пород, опубликованные ранее, и классы шероховатости поверхности распила (табл. 5) в зависимости от толщины стружки и подачи на зуб при продольном пилении древесины хвойных пород круглыми пилами с разведенными и плющеными зубьями, которые полностью соответствуют классам шероховатости, предусмотренным ГОСТ 7016-68 «Древесина. Классы шероховатости и обозначения».

необходимо остановиться еще на одном вопросе, имеющем большое практическое значение. В различных отраслях промышленности периодически осуществляется оценка технического уровня выпускаемой продукции. Для этого соответствующие организации отбирают лучшие модели известных отечественных и зарубежных аналогичных станков и проводят сравнение их конструкции, в том числе и технических характеристик.

Если какие-то режимные параметры сравниваемого станка ниже аналогичных параметров лучших отечественных или зарубежных аналогов, то такие станки обычно оцениваются находящимися ниже уровня, относятся ко второй категории качества и в последующем подлежат снятию с производства. Механический подход к этому вопросу может привести к ошибочным результатам.

Рассмотрим это на примере. Допустим, что сравниваются два двухпильных обрезных станка. Станок имеет скорость

резания 50 м/с, скорость подачи 120 м/мин (диаметр пилы 400 мм, число зубьев пилы 60). Станок имеет скорость резания 80 м/с, скорость подачи 120 м/мин (диаметр пилы 600 мм, число зубьев пилы 36).

Если не учитывать результаты приведенных работ, первый станок следует отнести ко второй категории качества. Если же учесть результаты и выводы приведенных работ, следует отметить, что оба станка обеспечивают одинаковое качество поверхности распила, соответствующее 3-му классу шероховатости поверхности, но второй станок на ту же работу энергии расходует больше и готовить пилу для него труднее. Кроме того, на обрезных станках обычно обрезаются доски толщиной не более 80 мм, поэтому диаметр пилы и остальные параметры станка здесь без надобности завышены. В связи с этим оценка станков должна быть прямо противоположной. Станок следует отнести ко второй категории качества, так как он требует повышенных энергетических и материальных затрат на единицу продукции и на эксплуатацию.

Следовательно, в таких случаях необходимо подходить дифференцированно, с учетом конкретных условий и результатов имеющихся научно-исследовательских работ.

За последние годы стали появляться проекты ГОСТов на основные параметры и размеры круглопильных станков. В этих проектах указывается, что скорость резания должна быть не менее 60 м/с. Из всего изложенного видно, что такая запись противоречит как объективным результатам научно-исследовательских работ, так и нормативам проковки круглых пил, заложенным в ГОСТ 980-69. Реализация такой записи на практике приведет к скоростям резания более 60 м/с, а это вынудит работников предприятий-потребителей перепроковывать все поступающие круглые пилы, что неизбежно нанесет большой ущерб промышленности. Поэтому возникновение указанных записей следует объяснить слабой проработкой таких проектов ГОСТов. Кроме того, из теории и практики известно, что круглые пилы большого диаметра труднее править и про-

ковывать, и в работе они менее устойчивы, чем пилы малого диаметра. Однако применение круглых пил малого диаметра при той же частоте вращения пильного вала ведет к снижению скорости резания (часто менее 50 м/с), что запрещено правилами по технике безопасности. В результате конструкторы

при разработке круглопильных станков вынуждены увеличивать как диаметры круглых пил, так и частоту вращения пильных валов, обеспечивая этим скорость резания 50 м/с и более. И то и другое ведет к нерациональному увеличению габаритных размеров станков и усложнению их конструкции.

Класс шероховатости по ГОСТ 7016-68 Характеристика поверхности Глубина неровностей максимальная мкм, не более Наибольшая толщина срезаемой стружки, мм, для зубьев (не более) Подача на зуб, мм, при диаметре пилы 500 мм и наибольшем угле встречи 68° для зубьев (не более)

разведенных плющеных разведенных плющеных

1-й Очень грубая, рваная, имеются глубокие вырывы волокон и риски глубиной до 2,5 мм и рваные кромки; для изделий без строгания не пригодна 1600 2,20 4,40 2,50 5,00

2-й Грубая, имеются вырывы волокон и риски глубиной до 1,2 мм и рваные кромки при выходе пилы из пропила 1200 1,56 3,12 1,80 3,60

3-й Шероховатая, имеются вырывы волокон и риски глубиной до 0,8 мм; применяется без строгания (если к поверхности предъявляются низкие требования) 800 1,04 2,08 1,20 2,40

4-й Шероховатая, имеются риски и вырывы волокон глубиной до 0,5 мм; может быть использована для деталей без строгания 500 0,52 1,04 0,60 1,20

Виды ручных пил для мастерской. Профили и заточка зуба. DIY ЛИКБЕЗ

5-й Чистая, имеются незначительные риски глубиной до 0,32 мм; может быть использована для деталей, не требующих строгания 320 0,26 0,52 0,30 0,60

6-й Чистая, неровности глубиной до 0,2 мм; может быть использована для деталей, не требующих строгания 200 0,16 0,32 0,19 0,38

7-й Чистая, близкая к строганой, глубина неровностей до 0,1 мм 100 0,08 0,16 0,09 0,18

8-й Чистая, глубина неровностей до 0,06 мм 60 0,04 0,08 0,05 0,10

Станок Диаметр пил, мм Частота вращения, об/мин Скорость резания, м/с Число зубьев пилы, шт. Скорость подачи, м/мин Подача на зуб, мин

Фирмы «Ан- 300 5500 91 36,48, 56 21 0,1; 0,08; 0,07; 0,06; 0,05

тон» 350 4500 83 60, 72 12 0,07; 0,055; 0,047; 0,044; 0,037

Фирмы «Швабедисен» 400 3000 60 60, 72 20 0,186; 0,14; 0,12; 0,11; 0,093

430 3000 63 60, 72 20 0,186; 0,14; 0,12; 0,11; 0,093

ЦТМФ 400 2880 59 60, 72 14-21 0,135, 0,068; 0,2; 0,1

Очевидно, некоторые ГОСТы, касающиеся круглопильных станков, и некоторые правила целесообразно пересмотреть и там, где имеются такие записи, внести соответствующие уточнения. Наиболее правильной будет такая запись: «Скорость резания не менее 40 м/с». Незнание закономерностей влияния скорости резания на процесс пиления иногда приводит к весьма нежелательным последствиям. Например, мебельной промышленности для раскроя древесностружечных плит поставлены круглопильные станки различных фирм. Эти станки имеют основные технический данные, приведенные в табл. 6. У всех этих станков, имеющих одно назначение, разные режимы пиления, а у станка фирмы «Антон» частота вращения пил без надобности завышена, и он создает больший шум, чем другие станки. Учитывая все изложенное, для сохранения хорошей поверхности распила необходимо выдержать подачу на зуб в пределах 0,05. 0,2 мм, а это можно получить, например, при следующих условиях: п = 2500 об/мин; 2 = 60; 72; 90 шт. Тогда при

и = 12 м/мин подача на зуб соответственно будет равна иг = 0,071; 0,059; 0,048 мм, а при и =21 м/мин иг = 0,125; 0,105; 0,083 мм.

Учитывая, что уровень шума пропорционален квадрату окружной скорости пил и четвертой степени частоты вращения пил, можно при уменьшении п ожидать снижения уровня шума, например, на станке фирмы «Антон» на 7-8 дБ, без ухудшения качества поверхности распила.

Пиление круглыми пилами

Резание осуществляется многорезцовым вращающимся инструментом в форме диска. Круглая пила может находиться в верхнем или нижнем положении относительно заготовки. Диаметр резания D=2R(мм) или диаметр пилы принимается одинаковым для всех зубьев. Частота вращения n(мин.1 ) считается постоянной.

СКОРОСТЬ РЕЗАНИЯ V=(pDn)/(601000) (м/с) составляет 40…80 (максимум 100…120) м/с и более. Подача на один оборот пилы Un=(1000U)/n (мм), подача на один зуб пилы Uz=Un/z=(1000U)/(nZ) (мм); Z=(pD)/t, где Z – число зубьев пилы, t – шаг зубьев (мм).

Различают пиление со встречной подачей, когда проекция V на направление U и вектор U противонаправлены друг другу и пиление с попутной подачей, когда они сонаправлены. При продольном пилении попутную подачу почти не используют, т.к. возможно затягивание древесины пилой, откуда скорость подачи становится неравномерной, двигатели механизмов резания и подачи перегружаются, создается аварийное положение. Попутную подачу используют при поперечном пилении с неподвижной заготовкой. Сложение V и U приводит к циклоидальной абсолютной траектории резания. В силу малости U/V её принимают за окружность (погрешность мала). Угол, соответствующий дуге резания или длине стружки L, называют углом контакта, jк=jвых-jвх. Режим пиления характеризует также средний угол jср=(jвхjвых)/2. jср соответствует при продольном пилении среднему углу встречи главной режущей кромки зуба с волокнами древесины: jср=jв.ср. номинальная длинна стружки L=(pRjk)/180, если jк – в градусах. Два соседних зуба формируют разные поверхности дна пропила: со следом 1-1¢ и со следом 2-2¢. Расстояние между ними по направлению подачи равно Uz. Расстояние по норм али – толщина стружки h – различно. Текущая толщина стружки h=Uzsinj. Толщина стружки в точке входа hвх=Uzsinjвх, в точке выхода hвых=Uzsinjвых=hmax, в середине дуги резания hсеред=Uz sinjср. средняя толщина стружки hср определяется делением площади боковой поверхности стружки на ее длину hср=UzH/L. На практике считают, что hср»hсеред. Шероховатость стенок пропила зависит от Uz, jвых и др. Обычно для размещения стружки во впадинах зубьев не требуется ограничения скорости подачи, вычисленной из условия допустимой шероховатости.

READ  Разборка Циркулярной Пилы Skil Saw

Nрез=Kтaпопр Bпр HU/60 (Вт). Касательная сила на пиле Рокр=Nрез/V; нормальная сила на пиле Qокр=mPокр. Касательная средняя сила на зубе Pz=Pокр/Zпр, средняя нормальная сила на зубе Qz=mPz (H), где Zпр=L/t – число зубьев в пропиле. Максимальная касательная сила на зубе Pmax=Pz(hmax/hср). Максимальная нормальная сила на зубе Qmax=mPmax.

По виду боковых поверхностей пильного диска различают, конические и строгальные пилы. Плоские пилы используются для распиловки древесины (ГОСТ 980-80) и, оснащенные пластинками из твердого сплава. для распиловки древесины материалов и древесины (ГОСТ 9769-79). Пилы для распиловки древесины изготавливают из стали 9ХФ двух типов:

Диаметр плоских пил D=125…1600 мм, b=1,0…5,5 (мм), Z=24…72 – тип А и Z=60…120 – тип Б. Наименьший диаметр пильного диска вычисляют по формулам: Dmin=2(Hdш/2h3) – с верхним расположением шпинделя, где dш – диаметр шайбы крепления пилы на шпинделе; Dmin=2(aHh3). с нижним расположением шпинделя. Толщина пильного диска b=(0,08…0,15)ÖD. Пилы с пластинками из твердого сплава

1.дляраспиловки листовых древесных материалов и клееной древесины 2. для продольной распиловки цельной и клееной древесины 3. для распиловки облицованных щитов поперек волокон

Для всех типов пил с пластинками твердого сплава делают боковые поднутрения зубьев: материал пластинок – твердые сплавы ВК6, ВК15. Материал дисков инстументальная легированная сталь 9ХФ или 50ХФА, HRC диска 40…45.

Пилы круглые конические применяют для ребровой распиловки пиломатериалов на тонкие дощечки с целью уменьшения отходов древесины в опилки (ширина пропила в 2 раза меньше по сравнению с плоскими пропилами). Толщина отпиливаемых дощечек не должна превышать 12…18 мм, чтобы пила не заклинивала в пропиле, а отгибала дощечку. Для несимметричной распиловки используют односторонние конические пилы (лево- и правоконические), для симметричной распиловки двусторонние. D=500…800 мм, В0=3,4…4,4 мм, В=1,0…1,4 мм, Z=100, d=50 мм. g=25°, b=40°. Материал – сталь инструментальная легированная 9ХФ. HRC=41,46.

Пилы круглые строгальные имеют поднутрение боковых поверхностей от периферии к центру 15¢…45¢, поэтому не нужны развод плющение. Боковые режущие кромки зубьев расположены в одной плоскости. Пильный диск с поднутрением очень устойчив. Поверхности пропила по шероховатости близки к строганым. Используются для чистовой распиловки древесины влажностью до 20% в любом направлении. Стандартизованы ГОСТ 18479-73. Различают одноконусные и двухконусные пилы. Они предусмотрены для продольной и поперечной распиловок. Материал пил инструментальная легированная сталь 9ХФ или 9Х5ВФ. Твердость HRC=51…55. Для продольной распиловки g=20°, b=40°, для поперечной g=.15°, b=45°.

Дата добавления: 2016-03-27 ; просмотров: 1198 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Пиление круглыми пилами

Процесс резания круглыми пилами применяется при распиловке древесины (бревен, брусьев, досок) и древесных материалов. В зависимости от направления волокон в древесине по отношению к вектору подачи различают пиление продольное, поперечное и под углом волокон, а вид резания ||-_1_. при продольной распиловке и _1_-#. при поперечной распиловке.

резание, пиление, пила

В случае продольной распиловки производится раскрой по толщине или ширине, а при поперечной. по длине.

Главное движение. равномерное вращательное движение пильного диска. Скорость резания V определяется как

где D. диаметр пилы, мм; п. число оборотов пил, 1/мин.

Диаметр пилы D (мм) необходимо выбирать по возможности минимальным, обеспечивающим полный пропил заданной высоты заготовки h :

Рис. 3.6 Кинематическая схема процесса пиления

где аг. величина пилы, выступающая за заготовку, мм; а. расстояние от центра пилы до низа заготовки, мм; (1Ш. диаметр зажимной шайбы:

Меньшие значения коэффициента для пил большого диаметра.

Во всех случаях с учетом толщины стола а^-. Тогда, подставляя (3.18) в (3.16), получаем

при этом соблюдаются следующие условия:

  • — Dmin ДО 400 мм az = (5^-15) мм,
  • — Dmin до 600 мм az = (18^-22) мм,
  • — Dmin 600 мм az = (22^-25) мм;

Полученную величину Dmin согласуют с заданными размерами круглых пил (см. табл. П2.17) таким образом, чтобы с учетом припуска на последующие переточки D Dmin. По выбранному D уточняют расстояние от центра пилы до заготовки. а.

Использование пил малого диаметра позволяет уменьшить толщину диска, а следовательно, и ширину пропила. При этом также уменьшается кинематический угол встречи 9, что ведет к уменьшению толщины стружки и улучшению шероховатости поверхности пропила.

Анализируя табл. П2.17-П2.19 и рис. 3.7, выбирают остальные параметры пилы. S, S0, а,, S, Z. Движение подачи. поступательное движение материала или пилы.

где Z. количество зубьев на пиле; Uz. подача на зуб, установленная при анализе UZk, Uzo, U zn (формула (2.43), табл. П2.20).

Рис. 3.7. Профили зубьев дисковых пил:

I, II. для продольной распиловки; III, IV. для поперечной распиловки

Пиление круглыми пилами

Резание осуществляется многорезцовым вращающимся инструментом в форме диска. Круглая пила может находиться в верхнем или нижнем положении относительно заготовки. Диаметр резания D=2R(мм) или диаметр пилы принимается одинаковым для всех зубьев. Частота вращения n(мин.1 ) считается постоянной.

СКОРОСТЬ РЕЗАНИЯ V=(pDn)/(601000) (м/с) составляет 40…80 (максимум 100…120) м/с и более. Подача на один оборот пилы Un=(1000U)/n (мм), подача на один зуб пилы Uz=Un/z=(1000U)/(nZ) (мм); Z=(pD)/t, где Z – число зубьев пилы, t – шаг зубьев (мм).

Различают пиление со встречной подачей, когда проекция V на направление U и вектор U противонаправлены друг другу и пиление с попутной подачей, когда они сонаправлены. При продольном пилении попутную подачу почти не используют, т.к. возможно затягивание древесины пилой, откуда скорость подачи становится неравномерной, двигатели механизмов резания и подачи перегружаются, создается аварийное положение. Попутную подачу используют при поперечном пилении с неподвижной заготовкой. Сложение V и U приводит к циклоидальной абсолютной траектории резания. В силу малости U/V её принимают за окружность (погрешность мала). Угол, соответствующий дуге резания или длине стружки L, называют углом контакта, jк=jвых-jвх. Режим пиления характеризует также средний угол jср=(jвхjвых)/2. jср соответствует при продольном пилении среднему углу встречи главной режущей кромки зуба с волокнами древесины: jср=jв.ср. номинальная длинна стружки L=(pRjk)/180, если jк – в градусах. Два соседних зуба формируют разные поверхности дна пропила: со следом 1-1¢ и со следом 2-2¢. Расстояние между ними по направлению подачи равно Uz. Расстояние по норм али – толщина стружки h – различно. Текущая толщина стружки h=Uzsinj. Толщина стружки в точке входа hвх=Uzsinjвх, в точке выхода hвых=Uzsinjвых=hmax, в середине дуги резания hсеред=Uz sinjср. средняя толщина стружки hср определяется делением площади боковой поверхности стружки на ее длину hср=UzH/L. На практике считают, что hср»hсеред. Шероховатость стенок пропила зависит от Uz, jвых и др. Обычно для размещения стружки во впадинах зубьев не требуется ограничения скорости подачи, вычисленной из условия допустимой шероховатости.

Nрез=Kтaпопр Bпр HU/60 (Вт). Касательная сила на пиле Рокр=Nрез/V; нормальная сила на пиле Qокр=mPокр. Касательная средняя сила на зубе Pz=Pокр/Zпр, средняя нормальная сила на зубе Qz=mPz (H), где Zпр=L/t – число зубьев в пропиле. Максимальная касательная сила на зубе Pmax=Pz(hmax/hср). Максимальная нормальная сила на зубе Qmax=mPmax.

По виду боковых поверхностей пильного диска различают, конические и строгальные пилы. Плоские пилы используются для распиловки древесины (ГОСТ 980-80) и, оснащенные пластинками из твердого сплава. для распиловки древесины материалов и древесины (ГОСТ 9769-79). Пилы для распиловки древесины изготавливают из стали 9ХФ двух типов:

Диаметр плоских пил D=125…1600 мм, b=1,0…5,5 (мм), Z=24…72 – тип А и Z=60…120 – тип Б. Наименьший диаметр пильного диска вычисляют по формулам: Dmin=2(Hdш/2h3) – с верхним расположением шпинделя, где dш – диаметр шайбы крепления пилы на шпинделе; Dmin=2(aHh3). с нижним расположением шпинделя. Толщина пильного диска b=(0,08…0,15)ÖD. Пилы с пластинками из твердого сплава

1.дляраспиловки листовых древесных материалов и клееной древесины 2. для продольной распиловки цельной и клееной древесины 3. для распиловки облицованных щитов поперек волокон

Для всех типов пил с пластинками твердого сплава делают боковые поднутрения зубьев: материал пластинок – твердые сплавы ВК6, ВК15. Материал дисков инстументальная легированная сталь 9ХФ или 50ХФА, HRC диска 40…45.

Пилы круглые конические применяют для ребровой распиловки пиломатериалов на тонкие дощечки с целью уменьшения отходов древесины в опилки (ширина пропила в 2 раза меньше по сравнению с плоскими пропилами). Толщина отпиливаемых дощечек не должна превышать 12…18 мм, чтобы пила не заклинивала в пропиле, а отгибала дощечку. Для несимметричной распиловки используют односторонние конические пилы (лево- и правоконические), для симметричной распиловки двусторонние. D=500…800 мм, В0=3,4…4,4 мм, В=1,0…1,4 мм, Z=100, d=50 мм. g=25°, b=40°. Материал – сталь инструментальная легированная 9ХФ. HRC=41,46.

Пилы круглые строгальные имеют поднутрение боковых поверхностей от периферии к центру 15¢…45¢, поэтому не нужны развод плющение. Боковые режущие кромки зубьев расположены в одной плоскости. Пильный диск с поднутрением очень устойчив. Поверхности пропила по шероховатости близки к строганым. Используются для чистовой распиловки древесины влажностью до 20% в любом направлении. Стандартизованы ГОСТ 18479-73. Различают одноконусные и двухконусные пилы. Они предусмотрены для продольной и поперечной распиловок. Материал пил инструментальная легированная сталь 9ХФ или 9Х5ВФ. Твердость HRC=51…55. Для продольной распиловки g=20°, b=40°, для поперечной g=.15°, b=45°.

Дата добавления: 2016-06-18 ; просмотров: 1472 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Пиление круглыми пилами

В этом процессе резание осуществляется многорезцовым вра­щающимся инструментом в форме диска — круглой пилой. В круг­лопильных станках пила может находиться относительно заготов­ки в верхнем или нижнем положении

Диаметр резания D = 2R, мм (он же — главная характеристика инструмента — диаметр пилы), в анализе процесса принимается одинаковым для всех зубьев. Частота вращения пилы п, мин.1. считается постоянной. Тогда скорость главного движения v, м/с:

В среднем 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.

Подачу на один оборот пилы S0 и на один зуб Sz мм, опреде­ляют по формулам

где z = πD/t3 — число зубьев пилы; t3 — шаг зубьев, мм.

Различают пиление со встречной подачей, когда проекция век­тора скорости главного движения v на направление подачи и век­тор скорости подачи заготовки vs направлены навстречу друг дру­гу, и с попутной подачей, когда они совпадают по направлению.

При продольном пилении попутная подача использует­ся редко, так как при ней возможно затягивание древесины пилой, что приводит к неравномерной скорости подачи, перегрузке дви­гателей механизмов главного движения и подачи, т. е. к аварийному положению. Попутная подача часто встречается при поперечном пилении при неподвижной заготовке. На рис. 24, а, б показано пи­ление со встречной подачей. Изменение направления вектора v бу­дет соответствовать схеме пиления с попутной подачей.

Траектория главного движения — вращения пилы вокруг оси — представляет собой окружность радиуса R, на которой расположе­ны вершины зубьев. Траектория движения подачи заготовки (или оси вращения пилы, если ей придано движение подачи) — пря­мая леска. Траектория движения резания — перемещения верши­ны зуба пилы относительно распиливаемой древесины — получа­ется в результате сложения двух одновременно происходящих дви­жений: главного и подачи.

У всех современных круглопильных станков скорость главного движения v во много раз превышает скорость подачи vs, так что вектор скорости резания ve по величине и направлению мало от­личается от скорости главного движения. В расчетах их обычно при­нимают равными, допуская при этом незначительную погрешность. Слой (см. рис. 24, б) срезается по дуге АВ, которую называют дугой контакта зуба с древесиной. Точка А является точкой вхо­да, точка В — точкой выхода зуба из древесины. Средняя точка С делит дугу контакта пополам. Отмеченным точкам соответствуют угол входа φвх, угол выхода φвых и средний угол φср, которые отсчитывают от нормали к направлению подачи. Величины углов φвх и φвых определяются расстоянием h, радиусом пилы R и высо­той пропила t (табл. 11).

Положение пилы относительно заготовки Формулы для углов при подаче
встречной попутной
φвх φвых φвх φвых
Верхнее arcos(h/R) arccos (h – t)/R arccos (h – t)/R arcos(h/R)
Нижнее arccos (h t)/R arcos(h/R) arcos(h/R) arccos (h t)/R

Угол, соответствующий дуге резания или длине срезаемого слоя, называют углом контакта φконт:

Текущий угол φ, определяющий положение зуба на дуге резания, нарастает равномерно, пропорционально времени; поэтому можно говорить о среднем угле φср, характеризующем режим пиления:

При продольном пилении угол φср будет соответствовать среднему углу встречи главной режущей кромки зуба с волокнами древесины:

Длина срезаемого слоя / вычисляется как длина дуги контакта

В процессе подачи два соседних зуба формируют разные повер­хности дна пропила: один зуб — поверхность со следом 1— 1‘, вто­рой — поверхность со следом 2—2’. Расстояние между этими по­верхностями по направлению подачи равно Sz. Расстояние по нор­мали — кинематическая толщина слоя а — различно (рис. 24, в). Текущее значение кинематической толщины срезаемого слоя вы­числяют по формуле

в середине дуги резания (серединная толщина)

Средняя толщина вычисляется путем деления площади боко­вой поверхности слоя fcб на длину:

Формулы (109), (110) дают несколько различные результаты, однако с достаточной для практики точностью можно приравнять среднюю по длине дуги резания и среднюю по площади боковой поверхности толщину стружки:

В сечении, проходящем через ось вращения пилы (поперечном), геометрия срезаемого слоя, как отмечалось ранее, зависит от спо­собов уширения пропила: средняя толщина слоя по сечению в середине дуги контакта

Ширина слоя также зависит от способа уширения пропила:

При продольном пилении главная (короткая) режущая кромка зуба перерезает волокна древесины и формирует дно пропила, а боковые режущие кромки участвуют в формировании стенок про­пила. Такое распределение функций предопределяет требования к геометрии зубьев пилы для продольного распиливания: короткая режущая кромка должна быть выдвинута вперед по ходу вращения относительно передней поверхности за счет положительного угла γ. При этом волокна будут перерезаны прежде, чем они начнут отде­ляться передней поверхностью, благодаря чему предотвращается неорганизованный вырыв волокон.

При повышенных требованиях к качеству поверхности пропила у боковых режущих кромок должен быть создан положительный передний угол за счет косой заточки по передней грани (γбок = φ1). Так как зубья формируют две стенки пропила, косая заточка должна быть выполнена через зуб: четных зубьев — в одну сторону, нечет­ных — в другую.

Кинематика процесса пиления предопределяет наличие на по­верхности пропила систематических неровностей — рисок, остав­ляемых зубьями (см. рис. 24, г). Можно рассчитать высоту кинема­тических неровностей у, например для пилы с разведенными зу­бьями. Из геометрических соотношений следует, что у=2аtg λр, где а — толщина срезаемого слоя; λр — угол развода.

Могут быть замерены непосредственно на пиле tgλp = b1/HP; b1 иhp = 0,5h3.

Для оценки шероховатости поверхности по параметру Rm max требуется вычислить наибольшее значение кинематических неров­ностей ymax:

Расчеты Rm max по формуле (114) дают заниженный результат (иногда в несколько раз). Это объясняется тем, что при пилении на станке на шероховатость поверхности пропила оказывают до­полнительное влияние неточности уширения зубьев, контакт с зубьями нерабочей зоны пилы, упругое восстановление волокон древесины и упругий отгиб зубьев, затупление режущих кромок и вершин зубьев, трение стружек о стенки пропила, биение дис­ка пилы в радиальном и поперечном направлениях, вибрация пилы, смещение заготовки во время распиливания и многие дру­гие причины.

Достаточно точный прогноз ожидаемой шероховатости по­верхности пропила можно получить на основании опытных дан­ных, в которых высота неровностей Rm max связана с важнейши­ми исходными условиями пиления: наибольшей толщиной сре­заемого слоя (через параметры Szи φвых) и способом уширения пропила.

В табл. 12 и 13 приведены допустимые подачи на зуб, обеспечи­вающие заданную шероховатость поверхности.

READ  Чем отличается пила Husqvarna от хускварны
Высота неровностей Rmmах, мкм, не более Разведенные зубья Плющеные зубья Зубья с радиальным поднутрением (строгальные)
при угле выхода φвых, °
20. 50 60. 70 20. 50 60. 70 20. 50 60. 70
1,2 1,2 1,8 1,5
1,0 0,8 1,5 1,2
0,8 0,5 1,2 0,75
0,3 0,1 0,45 0,15
0,1 0,1 0,15 0,15 0,3
од 0,15 0,3 0,15
0,15 0,07
0,07
Высота неровностей Rmmm, мкм, не более Рбок = 40” при Рбок = 60 ° при
γ = —35° γ =.5° γ = —35° γ =.5°
0,2 0,2 0,2 0,2
0,2 0,5 0,15 0,05
0,05 0,05

Примечание: Средние производственные условия резания, зубья острые.

При поперечном пилении условия работы ре­жущих кромок иные, чем при продольном: перерезает волокна и формирует стенку пропила боковая кромка, а короткая режущая кромка и передняя поверхность скалывают перерезанные волок­на, формируя дно пропила.

Это определяет следующие требования к геометрии зубьев. Бо­ковая кромка должна перерезать волокна прежде, чем в контакт с ними вступит передняя поверхность. Для этого она должна быть выдвинута вперед по ходу пилы относительно короткой кромки за счет отрицательного (или нулевого) контурного переднего угла (γ ≤ 0°) и иметь положительный передний угол γбок за счет косой заточки. Обычно косая заточка выполняется по передней и задней поверхностям зуба.

Как правило, для размещения стружки во впадинах зубьев не требуется ограничение скорости подачи, вычисленной из условия обеспечения необходимой шероховатости (см. табл. 13). Для про­дольного пиления коэффициент напряженности впадины σ = 2. 3, а для поперечного σ = 20. 30 из-за малых подач на зуб. Это означа­ет, что условия размещения во впадинах и транспортировки стру­жек из пропила остаются нормальными.

В практических расчетах энергозатрат на процесс пиления при проектировании привода круглопильных станков, определении силовых воздействий на инструмент и элементы станка вычисля­ют среднюю цикловую касательную силу.

Средняя цикловая касательная сила — это условная постоянная касательная сила Fxц, которая, действуя на пути, равном длине окружности пилы 2πR (один оборот — цикл главного движения), совершает ту же работу, что и средняя касательная сила на зубе Fxcp за один оборот пилы:

где z — число зубьев пилы (за один оборот пилы каждый зуб прой­дет через пропил, совершая работу, равную Fxcpl).

где zрeж — число одновременно режущих зубьев (величина средне­взвешенная, не округляемая до целых единиц).

Средняя касательная сила на зубе Fxcp — это условная посто­янная касательная сила, которая, действуя на пути, равном длине срезаемого слоя l, совершает ту же работу, что и фактическая пе­ременная касательная сила на пути, равном фактической дуге кон­такта резца с древесиной.

Сила Fxcpотнесена к средней точке дуги контакта С (см. рис. 24, б), положение которой определяет угол φср. Величину ее рассчитыва­ют по формуле

где FxT — табличное значение касательной силы для процесса продольного пиления круглой пилой, взятое для толщины срезае­мого слоя аср в средней точке дуги контакта, Н/мм (табл. 14); b — ширина срезаемого слоя, мм; апопр — общий поправочный мно­житель, учитывающий отличие расчетных условий пиления от табличных.

аср, мм F xт, Н/мм Кт, Дж/см 3 аср, мм FxT, Н/мм Кт, Дж/см 3
0,10 9,5 0,50 23,8 47,5
0,15 12,0 0,60 26,4 44,0
0,20 14,2 0,80 31,2 39,0
0,25 16,0 1,00 36,0 36,0
0,30 18,0 1,20 40,8 34,0
0,35 19,3 1,40 44,8 32,0
0,40 21,0 52,5 1,60 48,8 30,5
0,45 22,5 50,0 2,00 56,0 28,0

Примечание: Сосна, W = 10. 15 %; t = 50 мм, φв = 60°; V = 40 м/с; зубья острые; δ = 60°.

Виды ручных пил для мастерской. Профили и заточка зуба. DIY ЛИКБЕЗ

где атах=авых — максимальная толщина слоя (вблизи точки выхо­да); аср — средняя толщина слоя.

По средней цикловой силе вычисляют мощность резания Рр, Вт:

Мощность резания может быть вычислена также по объемной формуле

где КТ — табличное значение удельной работы продольного пиле­ния круглой пилой (см. табл. 14), Дж/см 3 ; апопр — общий поправоч­ный множитель, учитывающий отличие расчетных условий от таб­личных.

Наибольшую скорость подачи vs(р), допустимую по условию пол­ного использования заданной мощности резания Рр, рассчитыва­ют по преобразованной объемной формуле

По табл. 14 находят значение средней толщины срезаемого слоя аср, соответствующее вычисленной табличной силе FXT. Затем по асрпо­следовательно в соответствии с формулами (112), (111), (101) опре­деляют асеред, Sz.vs.

При поперечном резании расчет сил резания сложнее. Средняя карательная сила на зубе Fxcpисчисляется через табличную каса­тельную силу FXT(табл. 15), отнесенную к единице ширины про­пила, а не фактического срезаемого слоя и выбираемую в зависи­мости от кинематической, а не средней по сечению толщины струж­ки на середине дуги контакта:

В этой же таблице приведены табличные значения удельной работы поперечного пиления КТ.

а серед = Sz sin jср мм FxT, Н/мм, для ширины пропила В пр, мм Кт, Дж/см 3. для ширины пропила B пр, мм
1,5 2,5 3,5 5,0 1,5 2,5 3,5 5,0
0,01 1,25 1,05 0,90 0,75
0,02 2,14 1,84 1,56 1,24
0,03 2,94 2,52 2,10 1,65
0,04 3,76 3,16 2,60 1,96
0,05 4,50 3,75 3,05 2,25
0,075 6,45 5,25 4,15 2,85
0,10 8,30 6,70 5,20 3,50
0,15 12,30 9,60 7,50 4,95
0,20 16,20 12,20 9,80 6,40

Примечание: Сосна, W = 15%, зубья острые.

Особенности пиления древесных материалов. Для пиления дре­весно-стружечных плит общий характер зависимости касательной и нормальной сил резания и шероховатости обработанной поверх­ности от средней толщины срезаемого слоя остается тем же, что и для пиления древесины. В табл. 16 приведены ориентировочные дан­ные по пилению ДСтП круглой пилой.

аср, мм Fxr, Н/мм, при плотности плиты, кг/м 3 КТ, Дж/см 3. при плотности плиты, кг/м 3
0,2 1,6 2,5 3,3 78,6 123,0 167,0
0,4 2,2 3,4 4,7 54,4 85,0 117,0
0,6 2,6 4,1 5,6 43,5 68,0 92,5
0,8 3,0 4,6 6,3 37,1 58,0 78,9
1,0 3,4 5,3 7,2 33,9 53,0 72,0
1,2 3,9 6,1 8,3 32,7 51,0 69,4
1,4 4,5 7,1 9,6 32,4 50,6 68,9
1,6 5,2 8,1 11,0 32,2 50,4 68,5
1,8 5,8 9,0 12,3 32,1 50,2 68,2
2,0 6,4 10,0 13,6 32,0 50,0 68,0
2,2 7,0 11,0 14,9 31,9 49,8 67,8

Примечание: Количество связующего 8 %, зубья острые, v = 40 м/с, Впр = 3 мм, В = 1,7 мм, φср = 35 0.

Качество распиливания ДСтП характеризуется величиной ско­лов на кромке (измеряется по пласти плиты в направлении, пер­пендикулярном плоскости пропила) и шероховатостью поверхно­сти пропила (главным образом величиной неровностей разруше­ния и ворсистостью).

Сколы являются следствием отслоения поверхностных частиц плиты под силовым воздействием зубьев на входе в материал или на выходе из него. Величина сколов может быть сведена к миниму­му за счет правильного выбора геометрии зубьев пилы (переднего угла и угла косой заточки), обеспечения надлежащего подпора по пласти плиты вблизи кромки пропила, исключения возможности работы затупленным инструментом. Шероховатость поверхности пропила в значительной мере зависит от средней толщины среза­емого слоя (подачи на резец). При этом показатели шероховатости ухудшаются с уменьшением плотности плит и содержания связу­ющего.

Для получения удовлетворительного качества поверхности про­пила рекомендуются следующие подачи на зуб пилы: 0,03. 0,05 мм для плит плотностью 700 кг/м 3 и с м связующего ме­нее 8 %; 0,05. 0,1 мм для плит плотностью 900 кг/м 3 и с содержа­нием связующего 8. 12 %; 0,15. 0,25 мм для плит плотностью свы­ше 900 кг/м 3 и с м связующего свыше 12 %.

Вид пиления Углы зуба с ломано-линейной задней поверхностью Подача на зуб Sz, мм
α γ βбок
Поперечное 15. 20 0. 5 0,15. 0,20
(рис. 26, а)
Продольное 15. 20 0,20
(рис. 26, б, д)
Продольное 15. 20 15. 20 0,15. 0,20
(рис. 26, в, г) (до 0,3)

По виду боковых поверхностей пильного диска (по форме по­перечного сечения) различают плоские, конические и строгаль­ные (с поднутрением боковых поверхностей) круглые пилы.

Плоские пилы. Конструктивные характеристики пил регламен­тируются ГОСТ 980 — 80 «Пилы круглые плоские для распиловки древесины» и ГОСТ 9769—79 «Пилы дисковые дереворежущие с пластинками из твердого сплава».

Пилы для распиловки древесины изготавливают из стали 9ХФ двух типов: А — для продольной распиловки, Б — для попереч­ной. При использовании пил в различных деревообрабатывающих про­изводствах требуется большое разнообразие их типоразмеров. Диаметр пил колеблется в пределах 125. 1600 мм, толщина диска 1,0. 5,5 мм, число зубьев 24. 72 у пил типа А и 60. 120 у пил типа Б. Углы зубьев установлены с учетом условий работы главного (короткого) и боко­вых лезвий зуба при продольном и поперечном пилении.

Пилы типа А (см. рис. 27, б) для продольного распиливания выпускаются в двух исполнениях: исполнение 1 — с ломано-ли­нейной задней поверхностью зубьев и исполнение 2—с прямоли­нейной задней поверхностью зубьев. Пилы типа А исполнения 2 диаметром 125. 250 мм с увеличенным числом зубьев применяют в основном в электрифицированном ручном инструменте, на бы­товых деревообрабатывающих и фрезерных станках.

Пилы типа В (см. рис. 27, б) для поперечного распиливания также имеют два исполнения: исполнение 3 — с передним углом, равным нулю, и исполнение 4— с отрицательным передним углом. Пилы исполнения 3 применяют на круглопильных станках с нижним рас­положением шпинделя, исполнения 4 — на станках с верхним рас­положением шпинделя относительно распиливаемого материала.

Профиль (исполнение) зуба. Угол зуба:
передний. . 35
задний. . 15
резания. . 55
боковой заточки. 40. 45 20. 30

Нормальная устойчивая работа круглой пилы возможна только в случае правильного выбора диаметра и толщины диска, а также ди­аметра шайбы, закрепляющей пилу на шпинделе станка. Наимень­ший диаметр Dmin, мм, пильного диска определяется толщиной рас­пиливаемого материала и диаметром фланца для закрепления пилы на шпинделе станка (для пил с расположением шпинделя над и под распиливаемым материалом соответственно) по соотношениям

где t — высота пропила, мм; dф — диаметр зажимного фланца, мм; h3 — наименьший выход пилы из пропила, примерно равный высоте зуба пилы, мм; h — наименьшее расстояние от оси пилы до стола станка, мм.

Начальный диаметр диска D = Dmin 2Δ, где Δ — запас по радиусу на износ, мм (Δ ≈ 25 мм).

Толщина пильного диска, мм, выбирается в зависимости от диаметра:

Прочие размеры профилей зубьев вычисляют по формулам: шаг зубьев t3, мм, при толщине диска b, мм:

Изготавливают круглые пилы из инструментальной легирован­ной стали 9ХФ, HRC3 40. 45 в соответствии с требованиями стан­дарта по утвержденной технической документации.

Плоские пилы с пластинками из твердого сплава.Эти пилы применяют для распиловки древесных материалов (ДСтП, ДВП, клееной древесины), а также цельной древесины (ГОСТ 9769—79).

Режущие пластины зубьев пилы изготавливают из металлоке­рамического сплава карбида вольфрама и кобальта ВК6, ВК15, а корпус пилы — из инструментальной легированной стали 50ХФА или 9ХФ, HRC3 40. 45. По технологическому назначению пилы подразделяются на три типа (табл. 19).

Параметры пилы Типы пил
1 — для распиловки ДСтП, фанеры, ДВП, листового пластика и клееной древесины 2 — для продольной распиловки цельной и клееной древесины 3 — для распиловки облицованных щитов поперек волокон
Диаметр D, мм Номинальная ширина пропила В пр. мм 160. 400 2,8. 4,1 160. 450 2,8. 4,3 320. 400 3,0. 4,5
Диаметр посадочного
отверстия d, мм 32. 50 32. 80
Число зубьев z Угол, °: 24. 72 16. 56 56. 96
передний γ 10; 5; 0 20; 10 20; 10
заточки β 65; 70; 75 55; 65 55; 65
задний α
резания δ 80; 85; 90 70; 80 70; 80
косой заточки φ

Пилы круглые (дисковые) конические. Конические пилы (рис. 29, а) применяют для ребровой распиловки пиломатериалов на тонкие до­щечки в целях уменьшения отходов древесины в опилки (ширина пропила почти вдвое меньше, чем при пилении плоскими пилами). Толщина отпиливаемых дощечек не должна превышать 12. 18 мм, иначе пила не сможет отгибать их в сторону и произойдет закли­нивание ее в пропиле. Для несимметричной распиловки использу­ют односторонние конические пилы (лево- и правоконические), для симметричной распиловки — двусторонние.

Размеры односторонних конических пил: диаметр 500. 800 мм, толщина центральной части диска 3,4. 4,4 мм, толщина зубьев 1,0. 1,4 мм, число зубьев 100; диаметр посадочного отверстия 50 мм. Зубья пил имеют передний угол 25°, угол заточки 40°. Материал пил — сталь 9ХФ, HRC341. 46.

Пилы круглые (дисковые) строгальные. У строгальных пил боко­вые поверхности имеют поднутрение от периферии к центру под углом 0°15’ … 0°45′, вследствие чего отпадает необходимость в уширении режущего венца путем развода или плющения зубьев.

Боковые режущие кромки зубьев строгальной пилы, формиру­ющие поверхности пропила, расположены в одной плоскости. Пильный диск с поднутрением отличается устойчивостью в рабо­те, поэтому качество распиловки характеризуется малыми величинами кинематических и вибрационных неровностей. Поверхно­сти пропила по шероховатости приближаются к строганым (отсю­да и название пил).

Строгальные пилы применяют для чистовой распиловки су­хой древесины влажностью не более 20 % в любом направлении относительно волокон. Размеры пил и профили зубьев стандар­тизованы (ГОСТ 18479—73). По форме сечения различают пилы одноконусные 4 и двухконусные 5 (рис. 29, б). Последние предус­мотрены для продольной 6и поперечной 7 распиловок.

В строгальной пиле масса металла нарастает к периферии дис­ка; при значительных диаметрах диска и большой частоте враще­ния в диске могут возникать опасные разрывающие напряжения от центробежных сил. Поэтому диаметры этих пил не превышают 400 мм (160. 400 мм). Материал пил — сталь 9ХФ или 9Х5ВФ, HRC3 51. 55.

Дата добавления: 2017-11-21 ; просмотров: 3041 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Расчет силы и мощности резания при продольном пилении древесины круглыми пилами

работы

Расчет силы и мощности резания при продольном пилении древесины круглыми пилами.

Наименование параметров и их размерность

Кинематический угол встречи на выходе зубьев пилы из материала, … о

где а – расстояние от оси вращения пилы до поверхности стола, мм

h – толщина распиливаемого материала, мм

Кинематический угол встречи на входе зубьев в пропил, … о

Средний кинематический угол встречи и средний угол перерезания волокон

Расчет силы резания.

Средняя касательная составляющая силы резания, Н

где i – число пил, участвующих в пилении, шт

ап – поправочный коэффициент, учитывающий породу распиливаемой древесины, ап=1,0

аw – поправочный коэффициент, учитывающий влажность распиливаемой древесины, аw=1,13

ав – поправочный коэффициент, учитывающий вид схемы пиления: при встречном пилении ав=1,0

Удельное сопротивление резанию по передней грани зубьев пилы, МПа

Удельное сопротивление резанию по задней грани зубьев пилы, МПа

где аρ –коэффициент, учитывающий затупление зубьев пилы

∆ρ – приращение радиуса затупления зубьев за время их работы, мкм

А – приращение радиуса затупления главной режущей кромки за 1 м пути резания: А=0,001 мкм/м – при пилении хвойных и мягколиственных пород древесины

=60/sin 55,526=72,782

T – время непрерывной работы станка, мин

ρ0 –начальный радиус закругления главной режущей кромки после заточки, ρо = 10 мкм

ρ – фиктивная удельная сила резания по задней грани зубьев пилы

Удельное сопротивление от трения опилок о стенки пропила, Н/мм 2

где α – интенсивность трения опилок о стенки пропила, Н/мм 2 : при пилении пилами с плющеными зубьями α∆=0,57МПа

Потребная мощность электродвигателя механизма резания

кВт

где η – КПД привода: с ременной передачей η=0,8

Построение графика стружкообразования

EVDIRAL.RU 2021