Силовые параметры процесса строгания
Введение...
При резании на древесину действует сила Р , одна составляющая которой Р x ( сила резания) всегда направлена по касательной к траектории резания в сторону перемещения ножа относительно древесины, а вторая — нормальная составляющая Pv — может быть направлена либо в сторону заготовки (сила отжима), либо в сторону стружки (сила затягивания). При малых углах резания δ и достаточно больших толщинах стружки, что имеет место при резании шпона, нормальная сила на ноже является затягивающей.
При строгании с обжимом стружки (рис. 1) силы на ноже Рн, Рхн , Р y н будут отличаться от сил на ноже, действующих в случае резания без прижимной линейки, так как через стружку и древесину кряжа (чурака) давление линейки передается на нож.
Прижимная линейка, обжимая срезаемый слой, действует с силой Рп которая может быть разложена на составляющие Рхп и Руп по тем же направлениям, что и сила на ноже Рн. Сила Рхп по направлению всегда совпадает с силой Рхн, сила Р y п всегда направлена в сторону кряжа.
Складывая графически (по правилу параллелограмма) силы на ноже Рвн и на прижимной линейке Рп, получаем суммарную силу Р, с которой блок нож —прижимная линейка действует при резании на заготовку. Очевидно, что составляющие силы Р (касательная Р x и нормальная Pv ) могут быть определены по силам на прижимной линейке и ноже:
Рх=Р x н ,+Рхп ; Ру=Руп-Рун
Рис. 1. Силы, действующие на заготовку при строгании. 1 — нож. 2 — шпон, 3 — прижимная линейка
Касательную силу Рх (Н), действующую со стороны блока нож — прижимная линейка на заготовку, можно записать как произведение:
Рх=Рх1В,
где
Рх1 — единичная касательная сила резания гидротермически обработанной древесины с обжимом стружки прижимной линейкой, Н/мм;
В — ширина стружки, равная длине чурака или ванчеса, мм.
Величина В всегда известна по условиям расчета. Для нахождения Рх1 воспользуемся табличным способом. В табл.1 приведены значения Рх1 табл. , т. е. значения единичной силы резания для строго определенных, так называемых табличных условий: резание гидротермически обработанной древесины березы при температуре 20°С острым ножом с прижимной линейкой оптимальной геометрии. Выбирают значения Рх 1табл по заданной толщине шпона а и назначенной степени обжима Δ. Например для ас=0,8 мм при Δ=15% табличная единичная сила Рх1табл =6,2 Н/мм.
Таблица 1. Единичная касательная сила при строгании для табличных условий резания
Чтобы получить Рх1 для любых других условий резания, отличающихся от табличных, необходимо Рх1 табл умножить на поправочные множители, учитывающие влияние породы и температуры древесины, степени затупленности инструмента, а также угла наклона лезвия ножа к направлению волокон древесины (для процесса строгания):
P х1 = P х1 табл α п αt αp α φ
где
α п —поправочный множитель на породу;
αt — поправочный множитель на температуру;
αp — поправочный множитель на затупление ножа и линейки (из-за отсутствия опытных данных принимается αp =1);
α φ — поправочный множитель на угол наклона лезвия ножа к направлению волокон древесины.
Поправочные множители показывают, во сколько раз единичная сила при данных условиях резания больше, чем при табличных. Числовые значения поправочных множителей приводятся в табл. 2,3,4 .
Таблица 2. Поправочный множитель на породу древесины
Таблица 3. Поправочный множитель на температуру древесины
Таблица 4. Поправочный множитель на температуру древесины
Нормальную силу на блоке нож — прижимная линейка Р y определяют по найденной касательной силе Рх:
Р y =Рх m ,
где m — множитель для перехода от касательной силы на блоке Рх к нормальной силе Ру (для рекомендуемой установки линейки относительно ножа m ~ l , l практически для всех случаев резания). Направлена сила Р y всегда от блока в сторону заготовки.
Мощность резания с обжимом при строганин N рез (Вт) вычисляют по формуле:
N рез = P x v ср ,
где
v ср — средняя скорость резания, м/с