РОЗДІЛ 2
МЕТОДОЛОГІЯ АНАЛІТИЧНО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика об'єкта досліджень
Об'єктом досліджень є процес розпилювання деревини стрічковими пилками на горизонтальних стрічкопилкових верстатах. Вихідною точкою процесу розпилюван-ня є взаємодія між лезом зубця пилки й анізотропною деревиною. Під час руху зубця в пропилі на контактній поверхні леза з деревиною виникають сили взаємодії. Величина сил, з якими деревина тисне на поверхні й різальні кромки, залежить від форми та площі контактної поверхні леза зубця з деревиною, орієнтування цих поверхонь відносно середньої площини пилки, видів різання кожної з трьох різальних кромок леза, стружкоутворення. Тому, щоб дослідити сили, що діють у процесі розпилювання деревини стрічковою пилкою, потрібно з'ясувати основні параметри зазначених факторів.
2.1.1. Контактна поверхня леза зубця стрічкової пилки з деревиною. Під час пиляння деревини вузькою стрічковою пилкою відбувається закрите багатолезове різання. Участь кожної з трьох різальних кромок леза зубця пилки змінюватиметься, залежно від способу розведення зубців [244]. Якщо зубці попарно розведені, різальні кромки леза беруть участь у різанні (рис. 2.1) так: головна різальна кромка io на всій своїй довжині; зовнішня бокова різальна кромка il завдовжки пропорційно двом товщинам зрізуваного шару ; внутрішня бокова різальна кромка oq завдовжки пропорційно товщині зрізуваного шару .
На рис. 2.2. виокремлено складові частини контактної поверхні леза розведеного зубця стрічкової пилки з деревиною під час перебування зубця в пропилі. На цьому рисунку позначено:
abcd; hg - лінії в поперечному перерізі стінок пропилу з урахуванням пружного відновлення деревини;
Рис. 2.1. Схема різання деревини лезом розведеного зубця стрічкової пилки.
Рис. 2.2. Складові частини контактної поверхні леза зубця стрічкової пилки з деревиною.
defg - лінії в поперечному перерізі дна пропилу з урахуванням пружного відновлення деревини;
a?b?, c?d?, h?g? - проекції в поперечному перерізі площин різання зовнішніх бокових різальних кромок (сліди кромок) зубців;
f?e? - слід внутрішньої різальної кромки;
d?e?, f?g? - проекції в поперечному перерізі площини різання головної різальної кромки;
x - пружне відновлення деревини за головною різальною кромкою;
y - пружне відновлення деревини за зовнішньою боковою різальною кромкою;
z - пружне відновлення деревини за внутрішньою боковою різальною кромкою;
d?e?oi - кінематична площина різання головної різальної кромки леза зубця;
c?d?il? - кінематична площина різання зовнішньої бокової різальної кромки, по якій зроблено переріз уздовж напрямку vе вище від площини різання головної різальної кромки леза зубця пилки.
Отже, лезо зубця контактує з деревиною по таких поверхнях (див. рис. 2.1; 2.2):
- головної різальної кромки io з радіусом заокруглення ?;
- зовнішньої бокової різальної кромки il з радіусом заокруглення ;
- внутрішньої бокової різальної кромки oq з радіусом заокруглення ;
- передньої на ділянці lrsqoi;
- головній задній на ділянці imno, унаслідок пружного відновлення деревини;
- зовнішній боковій задній на ділянці ijkl, унаслідок пружного відновлення деревини;
- внутрішній боковій задній на ділянці opq.
2.1.2. Вихідні види різання різальних кромок леза зубця. Розпилювання значною мірою зумовлюватиметься взаємодією леза зубця стрічкової пилки з деревиною за різного розміщення різальних кромок відносно волокон.
Як видно з рис. 1.14, за умови, коли кут подачі ? = 90? , головна різальна кромка леза зубця виконує торцеве різання з невеликою часткою поздовжнього. Різання поздовж волокон одержується внаслідок руху подачі.
Бокові різальні кромки лез зубців (див. рис. 2.1, 2.2) виконують поперечне різання з невеликою часткою поздовжнього внаслідок руху подачі. Також унаслідок розведення зубця на бік бокова різальна кромка здійснює незначну частку торцевого різання.
Якщо пиляти деревину вузькою колодопиляльною стрічковою пилкою з чи , то частка поздовжнього різання для всіх різальних кромок леза зубця пилки збільшується (рис. 2.3).
Важливою умовою різання є величина кута різання при кожній із зазначених кромок. На основі аналізу профілювання зубчастого вінця та умов підготовлення зубців вузьких стрічкових пилок до роботи [11, 35] можна виокремити значення кутів різання при різальних кромках леза, що використовуються. Отож, головний кут різання міститься в межах 75-82?, рідше - 70-85?, допоміжні (внутрішній та зовнішній) кути різання - переважно близько 90? (див. рис. 2.1).
Рентгенівські знімки О. Л. Бершадського [50] різних видів різання лезом із великими кутами різання (рис. 2.4) допомагають з'ясувати умови роботи леза зубця вузької колодопиляльної стрічкової пилки.
З рис. 2.4, а видно, що, коли різання деревини торцеве, лезо спочатку ущільнює та зминає певний шар, а потім його відділяє. Якщо різати лезом із ? = 75?, деревина зминається на ділянці завдовжки 3-5 мм. До того ж під лезом на цій же ділянці утворюються торцеві тріщини, які спрямовані вглиб матеріалу на 2-4 мм. Біля різальної кромки ущільнення деревини та ширина тріщин більші, а з віддаленням від кромки вглиб матеріалу вони менші. Коли лезо переміщується до кінця заготівки, глибина тріщин сягатиме 10-12 мм, а на виході леза утворюється вирив навіть без зрізування стружки, оскільки відірвана частина згинається й попадає під лезо. За зазначених умов переважно утворюється елементна стружка сколювання.
Якщо різати лезом із ? = 90? (див. рис. 2.4, б), зминання деревини, ширина та глибина торцевої тріщини більші, ніж коли ? = 75?, а відтак сила й робота різання більші. Шаруватість зумовлює спресовування ранньої деревини між шарами пізньої, ускладнюючи процес різання.
Рис. 2.3. Кінематика процесу поздовжнього пиляння деревини стрічковою пилкою, коли : 1 - пиломатеріал; 2 - деревинні волокна; 3 - стрічкова пилка.
Рис. 2.4. Особливості видів різан