СТОЛЯРНОЕ ДЕЛО

Резание древесины со снятием стружки

Резец и сущность резания. В рабочей части каждого инстру­мента столяра обязательно имеется резец (рубанок, долото) или Несколько резцов (пила).

Резец имеет форму клина (рис. 1,а).

Сущность реза<ния со снятием стружки состоит в там, что резец под действием силы внедряется режущей кромкой в древесину и отделяет от нее (срезает) частички либо в виде стружки, либо в виде опилок. Применение силы при резании необходимо для пре­одоления сопротивления древесины внедрению резца, для отделе­ния стружки, для преодоления возникающего при резании трения. Эта сила называется силой резания и измеряется в килограммах.

Усилие для резания в килограммах, рассчитанное на 1 мм2 Поперечного сечения стружки, называется удельным сопротивлени­ем резанию. По удельному сопротивлению резанию и по толщине стружки определяют потребную для резания мощность.

У резца различают переднюю, заднюю и боковую грани, пе­реднюю, боковые и задние кромки. Задняя грань широкого резца (железки рубанка, ножей на строгальных станках) образуется стачиванием фаски (рис. 1,6).

Заостренная кромка резца называется режущей. Она обра­зуется пересечением передней и задней граней резца, иногда пе­редней и боковой граней (у зубьев поперечной пилы). Режущая кромка резца называется лезвием.

Угол резаная Угап наклона /задний угол/

Направ­ление резания

Режущая нрамка/лезВие/ ^ Рис. 1. Элементы и углы резца:

А—элементы резца; б — рабочая часть рубаночной железкн; в — углы резца; г — Углы резца рубаночной железкн

У резца угол между его гранями, образующими режущую кром­ку, называется углом заострения, или углом заточки (рис. 1,в, Г).

У работающего резца различают также угол резания, угол наклона, передний угол.

Углом резания называется угол между передней гранью резца и плоскостью резания (рис. 1, в, г).

Угол между задней гранью резца и плоскостью резания назы­вается углом наклона, иногда задним углом.

Передний угол образуют передняя грань резца и перпендику­ляр к плоскости резания, опушенный на режущую кромку.

Величина углов резца оказывает большое влияние на силу резания и качество (чистоту) обработки.

Процесс стружкообразования. Различают три случая резания в зависимости от его направления относительно расположения волокон древесины (рис. 2): б

В торец — с перерезанием волокон поперек, перпендикулярно

Их направлению;

Вдоль волокон — в плоскости продольного разреза ствола; Поперек волокон — в той же плоскости.

Во всех трех случаях образование стружки под действием рез­ца происходит по-разному, разной получается и стружка.

При резании в торец (рис. 2, а) резец под действием силы все глубже и глубже проникает в древесину, перерезая волокна попе­рек. При срезании волокна оказывают давление на переднюю грань резца. Сила этого давления превышает силу поперечного сцепления волокон стружки. Происходит скалывание на мелкую рассыпчатую стружку,

При резании вдоль волокон (рис. 2, б) срезаемая стружка вследствие своей упругости также давит на переднюю грань рез­ца. Чем толще стружка, тем давление больше. Более или менее толстая стружка надламывается по длине. Чем ближе надлом стружки к режущей кромке, тем меньшее давление оказывает стружка на переднюю грань резца. Полного перелома стружки здесь не происходит, так как прочность древесины вдоль волокон наиболее высокая. Тонкая стружка обычно получается в виде шелковистой упругой ленты, часто завивающейся спиралью.

При резании поперек волокон в плоскости их продольного расположения (рис. 2, в) стружка получается короткой, ломкой, так как волокна древесины в этом направлении слабо связаны между собой.

В производстве возможны случаи резания и в других направ­лениях, например в полугорец, т. е. под острым или тупым углом к направлению волокон.

Факторы, влияющие на силу резания. На потребную для ре­зания силу влияют: направление резания, твердость и структур­ные особенности древесины, величина углов резца и степень его Остроты, трение, возникающее при резании, ширина лезвия резца.

Направление резания. Наименьших усилий при дру­гих одинаковых условиях требует резание поперек волокон в плос­кости продольного разреза ствола: оно в 5—6 раз легче резания в торец и в 3—4 раза легче резания вдоль волокон. Резание в по­луторец намного легче резания в торец. Резание свилеватой дре­весины требует больших усилий, чем резание вдоль волокон, и меньших по сравнению с резаняем в торец. Резать прямослойную древесину легче, чем косослойную.

Твердость древесины. Чем тверже древесина, тем больше усилий требуется для ее резания. Если сопротивление ре­занию древесины сосны принять за единицу, то сопротивление резанию древесины лиственницы составит 1,1, березы 1,2—1,3, бука 1,3—1,5, дуба 1,5—1,6, ясеня 1,5—2,0, липы и осины 0,8, ели 0,9—1,0 (по данным проф. М. А. Дешевого).

Угол заострения резца. При небольшом угле заостре­ния резца требуется меньше усилий на резание. Но древесина об­ладает значительной твердостью, особенно древесина дуба, бука, граба, лиственницы и других твердых пород, поэтому ори малом угле заострения лезвие будет быстро тупиться и даже выкраши­ваться (ломаться); частая заточка и смена резца потребуют за­траты большого количества рабочего времени. Поэтому на прак­тике угол заострения делают значительным — в 20—35° и больше.

Угол резания. Чем больше угол резания, тем больше давление стружки на переднюю грань резца и вызываемое ею тре­ние, а поэтому требуется больше усилий для резания. Установле­но, что с увеличением угла резания от 45 до 85° усилие для реза­ния древесины вдоль волокон возрастает в 2,8 раза.

Однако сильно уменьшать угол резания нельзя: от этого будет понижена чистота обработки. В большинстве случаев при работе ручными инструментами угол резания применяют до 45°, а при станочной обработке, как правило,-больше 45°.

Угол наклона резца. Волокна древесины перед среза­нием несколько сминаются режущей кромкой резца; в случае за­тупления резца смятие волокон значительно увеличивается. После перерезания волокон их оставшиеся концы, ранее примятые режущей кромкой, вследствие своей упругости выпрямляются и создают трение о заднюю грань резца. Это вызывает увеличение силы резания, а также нагрев резца. Поэтому наклон резца к плоскости резания делают под углом не менее 10°.

Затуплен ность резца. При работе режущая кромка резца затупляется — становится заоваленной. Такая режущая кромка не перерезает волокна древесины, а вдавливает их, сми­нает и разрывает. При этом требуется больше усилий, чем при ре­зании острым резцом. Установлено, что через 4 часа непрерыв­ной работы потребная сила для резания вследствие затупления резца возрастает в полтора раза.

Трение резца и стружки. Кроме неизбежного трения стружки о переднюю грань резца, а также трения, возникающего при работе затупленным резцом, при пилении и сверлении древе­сины наблюдается сильное трение между резцом, стружкой и стен­
ками пропила или поверхностью высверливаемого отверстия. При пилении опилки проникают в промежутки между пилой и стенками пропила и создают там трение, вызывающее значительное увели­чение силы резания и нагрев пилы. Примерно то же происходит при сверлении сверлами, не приспособленными к выбрасыванию стружки.

Факторы, влияющие на чистоту резаиия. Чистота резания (чистота обработки) зависит от количества и величины неровно­стей на обработанной поверхности дре­весины (выколов, вырывов волокон, вмя­тин). Чем больше таких неровностей и чем они глубже, тем поверхность древе­сины шероховатее. На чистоту резания влияют: направление резания, наличие или отсутствие подпора волокон перед резцом, надламывание стружки при ее срезании, толщина стружки, степень остроты резца, угол резания, скорость резания, особенности строения древе­сины.

Направление резания. Наибо­лее чистая обработка достигается при резании вдоль волокон. Чистую обработ­ку торца можно получить при снятии очень тонкой стружки. Резание поперек волокон чистой обработки не дает, так как из-за слабого соединения волокон в этом направлении значительное количе­ство их вырывается резцом.

Подпор волокон перед рез­цом. Древесина обладает значительной упругостью. Резец при работе изгибает стружку, и она вследствие своей упруго­сти на некотором расстоянии впереди ~ резца отщепляется от обрабатываемой древесины (рис. 3,а), в результате стро - У ганая поверхность получается шерохова- Рис. з. Способы дости - той. Кроме того, в зависимости от строе - жения чистого (гладко - ния древесины (косослой, широкослой - , го' Резания-

"г х £ а ~ образование шерохова-

НОСТЬ) перед резцом нередко Образуется той поверхности вследствие

Опережающая трещина, которая уходит еГс^аГнем'Т - резание6? в сторону от линии резания. Чтобы избе - волокон: в-при­

Жать этого, делают так называемый под­пор волокон, т. е. древесину перед рез­ном прижимают (рис. 3,6). Чем ближе к лезвию резца сделан подпор волокон, тем более чистой полу­чается из-под резца обработанная поверхность. У ручного ру­банка подпор волокон производится передним краем пролета в

Подошве; на станках для этого применяют специальные устрой­ства.

Надламывание стружки. При резании с подпором волокон стружка сохраняет некоторую упругость. Чтобы совершен­но устранить упругость стружки и достигнуть более чистого стро­гания, стружку при срезании надламывают. Для этого применяют стружколоматели. Например, в ручном рубанке на рабочую же­лезку накладывают контржелезку, т. е. вторую изогнутую желез­ку (рис. 3, в). Стружка тотчас же после срезания отклоняется стружколомателем почти под прямой угол к обрабатываемой поверхности и при этом надламывается.

Толщина стружки. Чем толще снимается стружка, тем больше она сопротивляется изгибанию и надламыванию. Поэтому толстая стружка до срезания отщепляется от обрабатываемой древесины, при этом перед резцом часто образуются опережающие трещины. Чистая обработка может быть достигнута при снятии тонкой стружки.

Острота заточки резца. Чистую поверхность древе­сины можно получить при резании только остро наточенным рез­цом. Затупленный резец сминает и разрывает волокна, отчего поверхность древесины получается шероховатой.

Угол резания. Чистота обработки улучшается с увели­чением угла резания. Это происходит потому, что увеличенный угол резания способствует надламыванию стружки и позволяет снимать более тонкую стружку (рис. 3, г). Увеличенный угол ре­зания приближает резание к скоблению, при котором резец уста­навливается к обрабатываемой поверхности под углом 90°, а стружка получается очень тонкой, ажурной.

Скорость резания. Чем больше скорость резания, т. е. чем быстрее движется резец, тем чище получается обрабатывае­мая поверхность. При большой скорости резания волокна стружки перерезаются лезвием раньше, чем они успевают изогнуться или отщепиться от древесины. Поэтому в деревообработке применяют большие скорости резания. Некоторые деревообрабатывающие станки работают со скоростью резания до 70—100 м/сек.

Особенности строения древесины. Особенности строения древесины сильно влияют на чистоту ее обработки реза­нием. Отщепы и вырывы древесины часто образуются около суч­ков, на свилеватых местах, при резании против слоя (в задир).