Учебное пособие

СТОЛЯРНЫЕ И ПЛОТНИЧНЫЕ РАБОТЫ

§ 2. Основы резания древесины

Механическую обработку древесины производят двумя способами — с нарушением волокон (пиление, строгание, фрезерование, долбление, сверление) и без нарушения волокон (гнутьё, прессование).

Обработка древесины ведется в основном с нарушением волокон древесины, причем наиболее распространенным способом обработки является резание.

Резание древесины бывает со стружкообразованием (пиление, строгание, фрезерование, долбление, сверление) и без отделения стружки (образование шпона на лущильных станках, раскрой шпона на ножницах, раскалывание древесины, колка дров, клепок для бочек и др.).

Обработку древесины резанием производят режущим инструментом, имеющим один резец — нож, несколько резцов — фрезы и много резцов — пилы.

Процесс резания состоит в том, что под воздействием внешней силы металлический резец (нож), имеющий форму клина, внедряясь в древесину режущей кромкой (лезвием), перерезает волокна и отделяет их в виде опилок и стружки.

В процессе резания образуется длинная стружка, при получении которой на поверхности древесины создаются неровности (вырывы). Чтобы избежать этого, стружку необходимо надломить, для чего в рубанке устанавливают стружколом (горбатик).

Резец (рис. 3, а) имеет форму клина и состоит из режущей кромки (лезвия), передней, задней и боковых поверхностей. Плоскость, вдоль которой прямолинейно продвигается режущая кромка резца, называется плоскостью резания. Угол β, образуемый передней и задней поверхностями резца, называется углом заострения, или углом заточки. Угол σ, образуемый передней поверхностью резца и плоскостью резания, называется углом реза ния. Задний угол α образуется между задней поверхностью резца и плоскостью резания, передний угол γ — между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания.

Рис. 3. Резание древесины:
а — элементы резца; ОО' — режущая кромка — лезвие резца, OO'm'm — передняя поверхность резца, ОО'п'п — задняя поверхность резца, Omn, O'm'n'—боковые кромки, ftad — плоскость резания, σ — угол резания, β — угол заострения, α — задний угол, γ — передний угол, б — резание в торец, в — резание вдоль волокон, г — резание поперек волокон, д — резание поперечно-торцовое, е — резание продольно-торцовое, ж — резание продольно-поперечное, з — резание открытое, и — резание полузакрытое, к — резание закрытое; 1 — резец; 2 — древесина

Качество обработки древесины зависит от правильного выбора углов заострения: при большой величине угла на резание затрачивается больше усилий, а при малой — лезвие быстро тупится, мнется и в некоторых случаях ломается.

На практике установлено, что для ножей рубанков наиболее оптимальным углом заострения является угол (25 ± 5) °, а передний угол, в зависимости от вида инструмента, материала и вида обработки, находится в пределах 43...500.

Различают три варианта резания в зависимости от направления волокон: в торец, вдоль и поперек волокон.

При резании в торец (рис. 3, б) плоскость резания и направление резания перпендикулярны волокнам древесины, при! этом стружка скалывается по слоям, а поверхность получается шероховатой.

При резании вдоль волокон (рис. 3, в) плоскость резания и направление резания параллельны волокнам древесины, слои волокон легко разделяются, поверхность получается гладкой. Форма стружки зависит от толщины снимаемого слоя: толстая стружка надламывается по длине, а более тонкая получается в виде непрерывной ленты (строгание фуганком).

При резании поперек волокон (рис. 3, г) плоскость резания параллельна волокнам древесины, а направление резания перпендикулярно к ним. Стружка получается непрочной, а поверхность шероховатой. Лишь при тепловой обработке (распаривании) и при обжиме древесины перед резцом получается стружка в виде непрерывной ленты хорошего качества (лущение шпона).

Кроме основных имеются промежуточные случаи резания: поперечно-торцовое (рис. 3, д), продольно-торцовое (рис. 3, е) и продольно-поперечное (рис. 3, ж).

При резании происходит ряд сложных явлений, вызванных внедрением резца в древесину и образованием элементов стружки. Чтобы яснее представить сам процесс резания, его следует расчленить на элементы. Если в процессе обработки древесины резцом образуется одна поверхность резания и стружка срезается со всей обрабатываемой поверхности, такое резание называется открытым (рис. 3, з). В том случае, когда при обработке образуются две поверхности резания (рис. 3, и), резание называется полузакрытым (образование четверти в брусках дверных коробок и др.). Когда при обработке древесины получаются три поверхности (рис. 3, к), резание называется закрытым (выборка паза и др.).

Свойства древесины различных пород неодинаковы, поэтому при их обработке приходится затрачивать различные усилия. Например, обрабатывать древесину сосны легче, чем древесину березы, а древесину березы легче, чем древесину дуба. Отсюда вытекает следующий вывод: чем выше плотность древесины, тем труднее ее обрабатывать. Меньше усилий затрачивается на обработку влажной древесины, так как ее сопротивление разрушению ниже, чем сухой.

Большое значение для получения чисто обработанной поверхности древесины играет качество заточки резца (ножа). При работе тупым резцом волокна не перерезаются и не разделяются, а рвутся и мнутся, в результате чего получается нечистая поверхность. Острый резец легко разрезает или разделяет волокна и поверхность получается чистой.

Шероховатость поверхности древесины (ГОСТ 7016—82) характеризуется размерными показателями неровностей (риски, ворсистость, мшистость). При обработке шероховатость поверхности древесины зависит от направления волокон к обрабатываемой плоскости, толщины снимаемой стружки, величины угла заострения и скорости резания, числа резцов, качества их заточки, точности установки и др.

Качественная поверхность древесины получается при резании ее вдоль волокон, при подпоре волокон перед резцом и надламывании стружки. В рубанках волокна со стороны подошвы подпирает леток, а стружка надламывается стружколомом двойного ножа. При работе против слоя волокон получается большей частью нечистая поверхность (отщепы, отколы).