Механічна обробка деревини - виробництво конструкцій з дерева
Основний вид механічної обробки деревини - різання. Це процес, при якому відбувається поділ матеріалу на заготовки або видалення частини його для отримання виробів заданих форм, розмірів і необхідного ступеня шорсткості. При різанні механічно порушується зв'язок між структурними елементами деревини (волокнами, клітинами) на відміну від гнуття або пресування, при яких цей зв'язок зберігається. Тонкі шари Деревини, відокремлювані при різанні, називають стружкою, а дрібні шматочки - тирсою. За принципом різання здійснюється пиляння, стругання, фрезерування та ін.
Для обробки деревини різанням застосовують ріжучі інструменти, що мають один (ножі), кілька (фрези) або багато (пилки) різців. У загальному вигляді різець має форму клина (рис. 1),
в якому розрізняють передню грань, розташовану з боку стружки, задню грань, звернену до обробленої поверхні, і дві бічні грані. Передня і задня грані утворюють ріжучу кромку (лезо різця). Коли ширина різця менше ширини матеріалу, в різанні беруть участь також бічні ріжучі кромки (межі різця). При поступальному русі різця отримують плоску поверхню, а при обертальному - криволинейную. Площина, дотична до поверхні різання і що проходить через ріжучу кромку різця, називається площиною різання.
Залежно від напрямку руху різця по відношенню до напрямку волокон деревини розрізняють торцеве, поздовжнє і поперечне різання (рис. 2).
При торцевому різанні різець рухається в площині, перпендикулярній напряму волокон деревини, перерізаючи їх. Зрізується стружка сколюється на окремі слабо пов'язані або зовсім не пов'язані елементи. При поздовжньому різанні напрямок різання збігається з напрямком волокон, стружка знімається в вигляді тонкої стрічки. Поперечний різання відбувається при русі різця в площині волокон перпендикулярно їх довжині. При цьому елементи стружки слабо пов'язані між собою. Однак при створенні спеціальних умов (зняття тонкого шару деревини, розпарювання деревини та обтиск її перед різанням) можна отримати відносно міцні листові вироби - струганий і лущений шпон.
Величина опору різання для розглянутих трьох випадків (торцеве, поздовжнє, поперечне) знаходиться в співвідношенні 5: 2: 1 (при товщині стружки до 1 мм і величині кута різання 45 °).
Мал. 1. Елементи простого різця: abed - передня грань; ab'c'd - задня грань; ай - лезо; а - задній кут; V - передній кут; 3-кут загострення; в -кут різання; b - ширина стружки; Л - товщина стружки
Мал. 2. Види елементарного різання: а - торцеве; б - поздовжнє; в - поперечне
Розрізняють елементарне і складне різання. При елементарному різанні бере участь тільки одна прямолінійно ріжучакромка: товщина стружки постійна, різець насувається на деревину з постійною швидкістю і по відношенню до її волокнам займає одне з розглянутих трьох положень. Прикладом елементарного різання може бути-теска сокирою, різання ножем, стамескою. При складному різанні в процесі обробки беруть участь кілька елементів різця. Наприклад, різання з бічними стінками (вибірка пазів), коли довжина різця не перекриває ширину бруска.
Мал. 3. Профілі зубів пили: а -рамні; б -круглих; в - стрічкових; 1 - ламаний зуб; 2 - прямий зуб; 3 - для поздовжнього розпилювання; 4 для поперечного розпилювання; 5 - для дощок; 6 - для колод
В процесі обробки різанням розрізняють рух різання (головний елемент) і рух подачі. Ці рухи можуть здійснюватися одночасно і в різний час. Для зрізання кожної нової стружки потрібно перемістити різець щодо деревини (або навпаки). Такий рух називається рухом подачі, а швидкість цього руху - швидкість подачі. Рух подачі у більшості ріжучих інструментів відбувається одночасно з рухом різання. Наприклад, при роботі круглої пилки складання двох рухів дає траєкторію відносного руху різця або траєкторію різання. Так як окружна швидкість руху пили значно більше швидкості подачі бруска, то траєкторія різання майже збігається з колом диска пилки і відповідна їй швидкість обертання диска є, по суті, швидкістю різання.
Найбільш поширений спосіб різання деревини - це пиляння. Пили є Багаторізцеві інструмент. Вони складаються з полотна і різців, званих зубами. Розрізняють рамні, дискові і стрічкові пилки, що мають зуби різної форми (рис. 3). Рамні пили, що представляють собою довгі тонкі сталеві полотна, призначені для повздовжнього розпилювання колод. Дискові пили з постійною або змінною товщиною диска застосовують для поздовжнього й поперечного розпилювання. Пили зі змінною товщиною диска називають стругальними. Вони не вимагають розлучення зубів і дають гладку поверхню розпилу, придатну для склеіранія або фарбування. Стрічкові пили - це тонкі сталеві смуги з особливою формою зубів, які застосовують для поздовжнього розпилювання пиломатеріалів і спеціально для криволінійного різання.
При струганні деревини ножі переміщаються по прямолінійній траєкторії, що збігається з напрямком робочого руху (рис. 25, а). Струганням видаляють з поверхні заготовок нерівності, що утворилися при інших видах механічної обробки, або отримують шпон і стружки для плит. При струганні ножі рухаються уздовж заготовки або заготівля переміщається щодо нерухомих ножів. Стругання здійснюється на стругальних, циклювального, лущильних стружкових верстатах.
Мал. 5. Схеми обробки деревини: а - стругання; б - фрезерування; в - лущення
При фрезеруванні різання деревини здійснюється обертовими фрезами або плоскими ножами, укріпленими в обертових ножових голівках (рис. 5, б). Леза різців можуть описувати в просторі циліндричну або конічну поверхні (відповідно циліндричний і конічне фрезерування). Коли вісь обертання інструменту перпендикулярна поверхні обробки, відбувається торцеве фрезерування. Методом фрезерування отримують прямокутні заготовки точних розмірів, вибирають пази і гнізда, нарізають шипи, обробляють деталі криволінійного або ламаного профілю. Універсальність цього виду обробки обумовлена конструкцією відповідних верстатів (фугувальні, рейсмусові, чотиристоронні стругальні, фрезерні, шипорізні) і змінність ріжучого інструменту.
Обробка деталей для додання їм циліндричної або фасонної форми тіла обертання виробляється методом точіння, т. Е. Різання обертається навколо своєї осі заготовки горизонтально переміщається ножем (токарні верстати) або методом обертання ножової головки навколо вироби (круглопалочні верстати). При лущенні заготовка обертається навколо своєї осі, при цьому знімається безперервна стружка постійної товщини (рис. 5, в). Траєкторією різання є спіраль. Циліндричні або овальні отвори в заготовках отримують шляхом свердління, а отвори і гнізда прямокутного або квадратного перетину - методом довбання (свердлильно-довбальні та цепнодолбежние верстати).
В результаті механічної обробки поверхня деревини набуває різну ступінь шорсткості, яка визначається середньою величиною Rz максимальних висот мікронерівностей Ящах, заміряних від їх вершин до дна відповідних западин. Нерівності можуть бути різного характеру: борозни від зазубрин ріжучого інструменту, хвилястість при обробці обертовими ножами, виколи і виривання шматочків деревини при пилянні, ворсистість і мшистости при шліфуванні. Залежно від методу обробки деревини ступінь шорсткості її різна:
На кресленнях класи шорсткості вказують знаком Пекло з Додаванням номера класу, наприклад Ад7. Вимоги до шорсткості поверхні деревини визначаються призначенням деталей; для склеювання потрібно 7 ... 8-й класи шорсткості, для лакування - 9 ... 10-й. При обробці обертовими ножами крім висоти нерівностей має значення довжина хвилі. Для доброякісного склеювання довжина хвилі не повинна перевищувати 4 ... 6 мм. За такої умови в разі збігу гребенів хвиль суміжних поверхонь товщина клейового шару не буде перевищувати 200 ... 300 мкм.