УДК 674.023:621.9
ТОРЦОВОЕ ПИЛЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ
ПИЛАМИ С НАКЛОННЫМИ РЕЖУЩИМИ КРОМКАМИ
Глебов
И.Т.
Уральский
государственный лесотехнический университет
FACE DIVISION WOOD SAWS
WITH INCLINED CUTTING EDGES
Изложена
методика расчета режимов пиления древесины пилой с
наклонными
режущими кромками
Для поперечного пиления древесины
используются пилы, у которых режущие кромки зубьев поочередно наклонены влево и
вправо под углом 10…15º. Так выполнены круглые пилы для поперечного
пиления строгальные, твердосплавные отечественного производства, пилы
импортные. Ниже изложена методика расчета режимов пиления такими пилами.
На
рисунке 1 показана схема расположения срезаемых слоев в пропиле шириною b. Угол наклона режущей кромки зуба находится из
выражения
.
Из схемы следует, что при 
площади S срезов, образованных всеми зубьями одинаковы и равны 
, где Sz – величина
подачи на зуб, мм. При средней ширине пропила для зубьев 1 и 2 bср = b/2 средняя подача на
зуб для каждого зуба равна
.
Толщина срезаемого слоя
измеряется в направлении подачи на зуб. Среднее значение толщины срезаемого
слоя при пилении круглыми пилами
,
где μ – угол подачи.
При поперечном
пилении древесины стенки пропила расположены перпендикулярно к волокнам
древесины. Если угол наклона λ = 0, то режущие кромки расположены параллельно
волокнам и выполняют поперечное резание. Однако в этом случае волокна древесины
не перерезаются, а рвутся, в результате чего поверхности стенок пропила имеют
низкое качество. Если угол наклона
λ > 0, то волокна древесины перерезаются режущими кромками,
выполняя поперечно-торцовое резание. Для древесины сосны значения фиктивной
силы резания р#-^ и
касательного давления на переднюю поверхность зуба k#-^ можно определить по следующим формулам [1]:
р#–^ = 0,98 + 0,042 jн;
k#–^= (0,029 + 0,0058jн)d + (В +
0,0014jн)V' –
(5,9 + 0,152jн),
где jн – угол наклона, равный углу наклона λ, град;
d – угол резания, град;
В – коэффициент, при d <
55º В = 0,059; при d >
55º В = 0,069;
V' –
условная скорость резания, м/с,
причем, если скорость главного
движения V < 50 м/с , то V' = (90 – V ), иначе V' = V.
Порядок расчета
режимов пиления показан на примере.
Дано. На суппортном торцовочном станке модели ЦПА40–М распиливаются поперек
сосновые брусья влажностью W = 20% и сечением 100×150 мм. Диаметр пилы D = 400 мм, толщина диска S = 2,8 мм, уширение
зубьев на сторону S’ = 0,7 мм, число зубьев пилы Z = 72, частота вращения пилы n = 2900 мин-1,
угол резания зубьев δ = 70º, углы наклона режущих кромок зубьев λ
= 10º. Зубья пилы оснащены пластинами твердого сплава ВК15. Расстояние от
центра пилы до стола h = 180 мм, высота пропила t = 100 мм. Скорость подачи Vs = 15
м/с, зубья острые, пила расположена над столом станка.
Определить мощность на пиление в сравнении с пилением
обычной торцовой пилой с боковой косой заточкой зубьев β = 45º.
Решение. Расчетная схема пиления показана на рисунке 2.
1. Находим
ширину пропила
4,2 мм.
2. Находим
значение подачи на зуб
=
3. Углы
контакта пилы с заготовкой:
– входа
–
выхода 
= 25,84º;
–
контакта 
40,57º;
–
среднее 
46,1º.
4. Шаг
зубьев
= 
= 17,5 мм.
5. Длина
дуги контакта
= 141,7 мм.
6. Определяем
скорость главного движения
= 60,7 м/с.
7. Толщина слоя (перерезаемого,
срезаемого)
–
предлагаемой пилой
0,104 мм;
–
обычной пилой
0,052 мм.
8. Значение
фиктивной силы резания при пилении:
–
предлагаемой пилой (угол jн =λ)
р#–^ = 0,98 + 0,042
jн = 0,98 + 0,042· 10 = 1,4 Н/мм;
–
обычной пилой р = 1 Н/мм.
9. Касательное
давление срезаемого слоя на переднюю поверхность зуба:
–
предлагаемой пилой (угол jн =λ)
k#–^= (0,029 + 0,0058jн)d + (0,069 + 0,0014jн)V' –
(5,9 + 0,152jн) =
= (0,029
+ 0,0058·10) ·70 + (0,069 + 0,0014·10) ·60,7
– (5,9 + 0,152·10) =
= 3,71 МПа;
– для обычной пилы [2]
,
где γ
– передний угол, град;
b – ширина пропила, мм;
β1 – угол боковой заточки,
град.
=
= 21,68 МПа;
10. Величина затупления режущей
кромки для острых зубьев ar = 1.
11. Окружная
касательная сила резания:
–
предлагаемой пилой (угол jн =λ)
= 56,57 Н;
–
обычной пилы
= 67,29 Н;
12.
Мощность на пиление:
– для предлагаемой пилы
= 3,44 кВт;
– обычной пилы
=4,09 кВт.
Вывод. 1. Использование для поперечного пиления пил, режущие кромки зубьев
которых наклонены поочередно в разные стороны, позволяет снизить
энергопотребление процесса пиления.
2. Уменьшение
угла наклона режущих кромок приводит к снижению мощности на резание. Так, при
λ = 5º Р = 2,69 кВт. Однако при малых углах наклона затрудняется
перерезание волокон древесины, волокна не перерезаются, а рвутся и
шероховатость стенок пропила ухудшается.
3. Расчеты
показывают, что с увеличением скорости подачи преимущества предлагаемой пилы
увеличиваются. Например, при Vs = 30
м/мин и приведенных выше условиях пиления для предлагаемой пилы Р = 4,18 кВт, для обычной Рк = 6,25 кВт.
Библиографический список
1. Глебов И.Т.
Резание древесины [Текст]./ И.Т. Глебов – Екатеринбург, УГЛТУ, 2001.– 151 с.
2. Бершадский
А.Л. Резание древесины [Текст]./ А.Л. Бершадский, Н.И. Цветкова – Минск,
Вышейш. шк., 1975. –304 с.