Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Работа № 120914


Наименование:


Пособие ВИДЫ РЕЗАНИЯ

Информация:

Тип работы: Пособие. Добавлен: 28.04.2020. Год: 2000. Страниц: 23. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


1
2. ПРОСТЫЕ ВИДЫ РЕЗАНИЯ
2.1. Методические указания Изображение простых видов резания возможно после изучения теоретического курса. Превращение древесины в готовые изделия осуществляется путем механической обработки. Процесс резания осуществляется инструментом клиновидной формы - резцом, который под воздействием внешней силы нарушает связи, между частицами древесины. Необходимое условие резания - перемещение резца относительно неподвижной заготовки или наоборот. Однако резец не в состоянии снять весь материал, подлежащий удалению за один проход, из-за ограниченной режущей способности инструмента (ножа, зубьев пилы, сверла и т. д.). Поэтому материал срезается слоями, а резец делает не один проход, а несколько. После каждого очередного прохода резец должен перемещаться относительно заготовки или заготовка относительно резца на величину снимаемого слоя стружки (часть заготовки, отделяемая за один проход). Существо процесса резания состоит во взаимодействии двух объектов, находящихся в относительном движении: обрабатываемого твердого материала и обрабатывающего режущего инструмента с целью получения новых поверхностей, обладающих иными качественными и количественными характеристиками. Из древесиноведения известно, что древесина и древесные материалы обладают волокнисто-слоистым строением; в отдельных случаях можно выделить либо волокнистое, либо слоистое строение древесных материалов. Опытом установлено, что резание происходит наиболее эффективно, если режущий инструмент имеет форму клина с углом при вершине, меньшим 90°, а материал клина тверже обрабатываемого. Так организуется большинство применяемых в настоящее время процессов резания. Но и иная их организация полностью не может быть игнорирована, например, резание тупоугольным клином или использование в качестве режущего инструмента высокоскоростной струи жидкости или даже газа, но такая организация представляет собой специальные случаи и здесь не рассматривается. Основным элементом дереворежущих инструментов является клиновидным резец, который характеризуется формой, угловыми и линейными параметрами. Тело резца в зависимости от его формы может быть ограничено несколькими плоскими или криволинейными поверхностями (гранями). На рис. 2.1 поверхность, в данном случае плоскость ABCD, по которой скользит отделяемая стружка, называется передней гранью резца. Плоскость (поверхность)
2
ABEF резца-клина, обращенная к вновь образуемой поверхности, называется задней гранью резца. Рис. 2.1. Элементы резца и параметры процесса резания
Линия пересечения передней и задней граней резца, в данном случае плоскостей ABCD и АВEF, называется режущей кромкой, здесь это линия АВ — прямая линия. При плоских передней и задней гранях резца режущая кромка может оказаться любой линией, даже пространственной, если обе грани резца – не плоскости. Поверхности, примыкающие к передней и задней граням, называются боковыми. Эти поверхности при взаимном пере — сечении образуют кромки: АD, ВС – передние боковые; АF, ВE — задние боковые. При перемещении резца относительно заготовки между ее гранями и плоскостью резания образуются углы, относящиеся к геометрическим элементам резца. Углы носят следующие названия: ? – угол заострения, образуемый передней и задней гранями резца; ? – задний угол, заключен между задней гранью и плоскостью резания; ? – передний угол, образован передней гранью резца и нормалью к плоскости резания; ? – угол резания — между передней гранью резца и плоскостью резания. Сумма трех углов ? + ? + ? =90°. Работа предусматривает изображение видов прямолинейного резания с учетом следующих основных признаков элементарного резания.
3
Резание производится одной кромкой элементарного резца – режущей кромкой, длина которой превышает ширину обрабатываемого материала (открытое резание). Под элементарным резцом подразумевается резец, у которого передняя и задняя грани плоские, угол резания и задний угол постоянны на всем протяжении режущей кромки. Режущая кромка расположена перпендикулярно направлению движения резца, т. е. вектор скорости нормален режущей кромке резца. Толщина стружки постоянна как по ширине образца, так и в направлении движения резца. Направление движения режущей кромки (вектор скорости) составляет некоторый постоянный угол с направлением волокон. В зависимости от направления резания к расположению волокон в древесине различают торцовое (поперек волокон) – перпендикулярно направлению волокон с перерезанием их, продольное (вдоль волокон) – в плоскости продольного разреза ствола, поперечное резание (поперек волокон) – в той же плоскости. Торцовое резание характеризуется тем, что направление резания перпендикулярно волокнам. В этом случае стружка скалывается и состоит из слабо связанных или несвязанных элементов. При продольном резании направление резания совпадает с направлением волокон. Стружка образуется в виде тонкой ленты, иногда надламывается, распадаясь на части. При поперечном резании направление резания в плоскости волокон перпендикулярно их длине. Элементы стружки слабо связаны между собой. Данные три вида справедливы для древесины прямослойного строения. Даже при небольшом наклоне волокон (косослое) происходит смешанное резание. Примером такого резания служит обработка древесины вращающимися резцами на деревообрабатывающих станках. При составлении отчета эти виды резания обозначаются: главные — продольное ?, поперечное ?, торцевое ?; переходные — продольно-поперечное ? — ?, поперечно-продольное ? — ?, продольно-торцевое ? — ? или торцово-поперечное ? — ?; смешанный вид резания — продольно-поперечно-торцевое ? — ? — ?, продольно-торцово-поперечное ? — ? — ?, поперечно-продольно-торцевое ? — ? — ?.
4
Лабораторная работа
2.2. Цель работы Изучить характеристику простых видов резания научиться анализировать и четко представлять важнейшие особенности простых видов резание из которых образуются все виды реального сложного резания; уметь графически изображать виды прямолинейного резания с учетом основных признаков простых видов резания древесины и древесных материалов.
2.3. Приборы и инструменты Калькулятор, штангенциркуль, транспортир, угольник, линейка металлическая 300-500 мм, карандаши цветные, резинка.
2.4. Порядок выполнения работы 1. Обрабатываемый материал изображается в косоугольной проекции в виде параллелепипеда. Во всех случаях тангентальное направление совладает с горизонтальной осью Х, радиальное – с вертикальной осью Z, направление волокон – с осью Y. Направление волокон показывается условно прямыми линиями, параллельными оси Y. Годовые кольца изображаются дугами окружностей. 2. Длина режущей кромки изображается большей, чем ширина срезаемой стружки. Через крайние точки режущей кромки в плоскости резания проводятся вспомогательные прямые – траектории движения этих точек. От вспомогательных прямых в указанных точках (крайние точки лезвия резца) откладывается задний угол в плоскости боковых резца. Затем изображается контур резца. 3. К точке, лежащей на середине длинны режущей кромки, в плоскости резания прикладывается вектор скорости резания. При продольном резании вектор скорости и резания всегда будет совладать с направлением оси Y, при поперечном и торцовом резании вектор скорости будет параллелен оси Х или Z. Для переходных случаев резания изображаются составляющие вектора скорости. При этом составляющие вектора скорости по направлению будут совпадать: - при продольно-поперечном резании (или поперечно-продольном) с осями У и Z или Х и Y; - при продольно-торцовом резании (или торцово-продольном) с осями У и Z или Z и Y; - при поперечно-торцовом резании (или торцово-поперечном) с осью Х или Y; - при сложном (смешанном) простом резании – с осями Х, У и Z.
5
4. Изображается срезаемая стружка. Толщина стружки для всех случаев резания должна быть постоянной как по ширине, так и по направлению резания. 5. В плоскости, нормальной к режущей кромке и проходящей через ее середину, изображаются углы: передний, задний, угол заострения и угол резания. (При этом линия пересечения плоскости углов с плоскостью резания параллельна вспомогательным линиям, см. п. 2.). 6. Указываются значения углов встречи с волокнами ?в, скоса волокон, ?с наклона волокон ?н, которые меняются от 0 до ?/2, от 0 до ?/4, от ?/4 до ?/2 и т. д. 7. При выполнении эскизов древесина закрашивается в светло-желтый цвет, резец в голубой или синий, вектор скорости в красный, плоскости в любой другой. Стружка изображается условно в последнюю очередь. Сначала надстраивается срезаемый слой древесины произвольной толщины, а затем изображается сама стружка.
2.5. Содержание отчета 1. Изображение главных видов резания. 2. Переходные случаи резания между продольным и поперечным по отношению к волокнам (продольно-торцовыми или торцовым и поперечным). 3. Сложные случаи резания для древесины и древесных материалов.
2.6. Контрольные вопросы 1. В чем существо резания и какова его цель? 2. Из каких плоскостей состоит резец? 3. Дать словесное определение угловых параметров резца. 4. Что понимается под поверхностью резания ? 5. Что называется плоскостью резания? 6. Дать определение простых видов резания. 7. Какими параметрами определяется вид резания? 8. Дать определение угла встречи, угла скоса и угла наклона волокон 9. Какие случаи резания вы знаете? 10. Какие случаи резания различают для древесных материалов?
6
3. ИЗМЕРЕНИЕ И ВЫЧИСЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ (ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ) ПАРАМЕТРОВ ДЕРЕВОРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ (рамные и круглые пилы)
3.1. Методические указания При измерении геометрических параметров дереворежущих инструментов студент должен уметь пользоваться измерительными средствами: металлической линейкой, рулеткой, кронциркулем, штангенциркулем, микрометром, угломером и др., не допуская погрешностей при измерении любым инструментом. Погрешность измерения является результатом наложения элементарных ошибок, вызываемых различными причинами. Различают погрешности: инструментальные, от считывания, интерполяции; погрешности от параллакса, от перекоса. Инструментальная погрешность измерения определяется погрешностью применяемых средств измерения – измерительных приборов. Погрешность отсчитывания возникает из-за недостаточно точного отсчитывания показаний прибора. Погрешность интерполяции при отсчитывании происходит от недостаточно точной оценки на глаз доли деления шкалы, соответствующей положению указателя. Погрешность от параллакса возникает вследствие визирования (наблюдения) стрелки, расположенной на некотором расстоянии от поверхности шкалы в направлении, не перпендикулярном поверхности шкалы. Погрешность от параллакса ?x? (рис. 3.1) прямо пропорциональна расстоянию h указателя 1 от шкалы 2 и тангенсу угла ? линии зрения наблюдателя к поверхности шкалы ?x?=htg? Погрешность от перекоса возникает в приборах, где не соблюден принцип Аббе. Рассмотренные выше причины вызывают появление систематических и случайных погрешностей, из которых складывается суммарная погрешность измерения. Они также могут приводить к грубым погрешностям измерений. Результаты измерений, содержащие грубые погрешности, исключают из рассмотрения как недостоверные. Любая погрешность в результате измерений приводит к неточности расчета вычисляемых параметров.
3.1.1. Получение и обработка слепков В технике экспериментирования под слепком понимается копия поверхности, контура и т. п. некоторого объекта, полученная методом контакта с некоторым веществом (гипсом, краской) и последующей фиксацией полученного отображения объекта слепка (отпечатка на
7
бумаге и т. п.). В данной лабораторной работе метод слепков позволяет значительно упростить операции измерения линейных и угловых параметров зубьев режущих инструментов. Получение простейших слепков выполняется с помощью копировальной бумаги следующим образом: на зубья, с которых требуется снять слепки, накладывается лист копировальной бумаги красящей стороной вверх так, чтобы бумага закрыла эти зубья полностью. Затем поверх копировальной кладется чистая бумага тем местом, где должен быть слепок, вниз. Далее чем-нибудь гладким и твердым (тыльной стороной ручки, ногтем указательного пальца и т.п.) осторожно, с легким нажимом обводится на ощупь контур всех тех зубьев, слепки с которых надо получить. Обводить слепки карандашом или дорисовывать не получившиеся части контура категорически запрещается, так как достоверность слепка нарушается. Далее необходимо помнить, что слепки снимают с тех зубьев, которые заранее подготовлены для изучения.
Рис. 3.1. Ошибка на параллаксе
Все необходимые для лабораторной работы измерения на слепках можно проделать только в том случае, если на них будет не менее трех рядом расположенных зубьев, а для круглых пил и фрез насадных – одновременный слепок центрального насадного (посадочного) отверстия, который (для пил круглых) может располагаться в любом месте журнала в пределах его разворота. Для измерения заднего и переднего углов на слепках необходимо правильно с возможной точностью уметь провести линию вершин зубьев (или линию, касательную к ней) и нормаль к этой линии.
8
3.1.2. Оформление эскизов и таблиц Все эскизы выполняются простым карандашом средней твердости (ТМ или М) по линейке и угольнику контурными линиями. Эскизы обмеряемых инструментов должны состоять из двух ортогональных проекций, на которых проставляются буквенно все размеры. Масштаб изображений на проекциях выбирается произвольно таким, чтобы изображение поместилось на отведенном для него месте. Таблицы заполняются чернилами в тех размерностях, которые указаны в заголовке. Таблицы измеряемых величин заполняют после измерения каждой величины, а вычисляемые величины проставляют только после проверки хода и результатов вычисления преподавателем работы.
3.1.3. Расчет вычисляемых параметров Рассматривая конструкцию режущих элементов круглых и рамных пил, нужно отметить некоторую общность основных параметров. У зубьев всех лил: – главную работу по отделению стружки (опилок) выполняет короткая главная режущая кромка, совершающая закрытое резание с неполным отделением стружки; – подрезание стружки с боковых сторон пропила производится вспомогательной боковой режущей кромкой; – для уширения пропила по сравнению с толщиной полотна пилы делается или развод (отгиб) зубьев в разные стороны через одни, что существенно отражается на процессе стружкообразования, или расплющивание вершины – зуба с последующей её заточкой; – в процессе резания относительно заготовки плоскость движения для круглых пил определяется плоскостью вращения вектора окружной скорости резания, а для рамных пил – плоскостью, параллельной векторам скорости резания и скорости подачи. Указанные особенности заставляют рассматривать геометрические параметры двух режущих кромок (главной короткой и вспомогательной боковой) в различных секущих плоскостях, по разному расположенных относительно рассматриваемой режущей кромки, вектора окружной скорости и плоскости резания. В свою очередь, положение секущих плоскостей, в которых должна быть рассмотрена геометрия той или иной режущей кромки, остается неопределенным до тех пор, пока не определено угловое положение самой кромки в подвижной системе координат, связанной с пилой. В таких условиях любая режущая кромка определяется двумя углами положения: углом скоса ?, составленного режущей кромкой с плоскостью, нормальной к вектору окружной скорости резания v и углом наклона ?, составленного режущей кромкой с плоскостью, нормальной к плоскости движения и параллельной вектору окружной
9
скорости резания v. На рис. 3.2 показано, как находятся углы ?зат и ?зат (без учета развода зубьев) для короткой режущей кромки AA, зубьев круглой пилы для поперечного пиления. Углы ?зат и ?зат могут быть определены по формулам: sin?зат=?tlк (3.1)
sin?зат=??lк (3.2) где ?t – разность шагов соседних зубьев по концам режущих кромок с одной и с другой стороны полотна пилы, мм; ?? – разность высот зуба с одной и с другой стороны полотна пилы, или разность высот двух соседних зубьев с одной стороны полотна пилы, мм; ??к – длина режущей кромки, мм:
l??=vs2+?t2+?h2 где s – толщина полотна пилы, мм. К сожалению, на слепке, который можно получить с зубьев пилы, величина ?t не измеряется. С достоверностью могут быть лишь измерены штангенциркулем расстояния между вершинами трех соседних зубьев, по численным значениям которых вычисляется величина ?t. В свою очередь величина ?h замеряется как разность двух соседних высот h1 и h2: ?t=t12?t22t3 (3.3)
?h=h1?h2 (3.4) где ??1, ??2, ??3 — расстояния между вершинами трех соседних зубьев, по численным значениям которых вычисляется ?t. Развод зубьев при принятых способах развода не сказывается на величине угла скоса ?, так что ?? = ?зат, и уменьшает угол наклона ?.
???=??зат???разв ?paзв=arctgS0/h (3.5) где S0 – развод зуба в вершине; h – высота зуба от его вершины до касательной к галтели впадины зуба, параллельной плоскости резания. Формулы (3.1) – (3.5) действительны для главных коротких режущих кромок всех пил. Для боковой режущей кромки и для всех пил ??=?зат=?к (замеряется непосредственно на слепке).
??=??2??к??разв (3.6)
10
Рис. 3.2. Нахождение углов скоса и наклона
3.1.4. Вычисление углов положения резца Положение резца в процессе резания определяется задним углом ? или передним углом у, в совокупности они определяют также угол заострения резца ?: ?=?2?(a+?). (3.7) Углы ? и ? являются двугранными углами. Двугранный угол между плоскостями ??1 и ??2 измеряется плоским углом СDЕ, полученным между следами от пересечения плоскостей ??1 и ??2 третьей плоскостью ??3, нормальной к ребру AB двугранного угла P1AP2.
11
В случае с резцом ребром всех трех двугранных углов ?, ? и ? является режущая кромка, а сами углы называются углами заточки, так как они формируются и контролируются в процессе заточки резца. По одному из таких углов ?зат или ?зат производится установка резца в исходное положение, а от угла ?зат зависит прочность, износоустойчивость и стойкость против затупления режущей кромки. Когда режущая кромка имеет скос относительно вектора окружной скорости v (не нормальна к нему), т. е. расположена под углом ? к секущей плоскости, в которой измеряются углы заточки, появляются новые углы ?д, ?д, ?д – углы движения (положение секущей плоскости связано с направлением движения режущей кромки). Когда известны углы в одной из секущих плоскостей, можно вычислить углы в прочих секущих плоскостях. Зависимость между углами заточки и движения:
tg?д=tg?затcos? tg?д=tg?зат1c??sx (3.8) Угол ?д подсчитывается по углам ?д и ?д и по формуле (3.7). Наличие угла наклона у режущей кромки дает возможность рассматривать конструктивные углы ?к, ?к и ?к, которыми удобно оперировать при разработке режущего инструмента. Конструктивные углы связаны с углами заточки следующими зависимостями, а угол ?к заточки подсчитываются, как угол ?д.
tg?к=tg?затcosxcos?; (3.9)
tg?к=tg?затcos?cosx; (3.10)
Плоскость слепка, который получается с зубьев пил, расположена под углом ?? к главной режущей кромке зуба пилы, так что контурные углы, замеряемые на слепке, являются конструктивными углами. Преобразуя формулы (3.9) и (3.10), можно найти ?зат; ?зат; ?зат для главной кромки. Пользуясь формулой (3.8) и значениями ?зат и ?зат, находят величины углов ?д, ?д и ?д, значения которых заносят в журнал. Для вспомогательной боковой режущей кромки в плоскости слепка нет никаких углов, так как сама режущая кромка лежит в той же плоскости. Угол заострения ?д на боковой кромке вычисляется по уже имеющимся данным, т. е. tg?д=s?t???tg?к (3.11)
?к – передний контурный угол, измеренный по слепку со своим знаком.
12
Следует помнить, что равенство нулю знаменателя в формуле (3.11) означает равенство угла заострения прямому углу ?д=??2 при tg??д=?.
3.1.5. Вычисление параметров впадины На примере слепка с зубьев рамной пилы (рис. 3.3) показано построение, позволяющее найти исходные данные для вычисления параметров впадины между зубьями. Для этого необходимо продлить стороны АС и CE контура соседних зубьев до их пересечения в точке D, от которой штангенциркулем измеряются размеры m, n, ?, ?, t и l. Для зубьев, не имеющих ломаной задней грани, величина l=0, а вместо ? следует брать t – расстояние между двумя соседними зубьями. Рис. 3.3. Построение для вычисления параметров впадины
Сделав необходимые измерения, следует вычислить площади треугольников АВС = ??1 и АСD = ??2 по формулам:
F1=vp1(p1?t)(p1??)(p1?l) (3.12)
F2=vp2(p2?u)(p2??)(p2??) (3.13)
F=F1+F2?rв(m+rв)?cos?2+?rв22(1??0360°) (3.14)
где ??1=??+??+??2 p2=??+?+?2
13
Далее по формуле: ??????2=??2??2(??2??) находят значение угла ?. Можно угол измерить на слепке транспортиром. Глубина впадины н высота зуба измеряются на слепке. Коэффициент ? формы впадины по имеющимся данным находится из формулы: ?=Ft?, (3.15)
и расчетная глубина впадины вычисляется по формуле:
hрасч=?h (3.16)
3.2. Цель работы 1. Ознакомиться с основными типами инструмента, применяемого на деревообрабатывающих предприятиях; 2. Ознакомиться с измерительным инструментом; 3. Приобрести навыки измерения важнейших геометрических параметров дереворежущего инструмента на конкретных примерах; 4. Научиться обрабатывать результаты измерений.
3.3. Приборы и инструменты 1. Измерительный: угломеры, штангенциркуль, микрометр, индикаторный разводомер, радиусомер, линейка, рулетка. 2. Дереворежущий: пилы рамные и круглые.
3.4. Порядок выполнения работы 1. Получить пилы, фрезы, сверло и приборы у лаборанта или учебного мастера. 2. Охарактеризовать инструмент (изучаемый) по конструкции, способу крепления на станке, форме задней поверхности зуба, по назначению. 3. Снять слепки зубьев измеряемого дереворежущего инструмента. 4. Измерить все параметры, измеряемые на инструменте: L, L1, D, B, b, s, s0; подсчитать число зубьев z. 5. Начертить эскизы пил и фрез с указанием необходимых сечений и геометрических параметров в буквенном обозначении. Масштаб изображения на проекциях выбирается произвольно (все эскизы выполняются простым карандашом по линейке и угольнику контурными линиями толщиной 0,4 – 0,6 мм). При снятии слепков зубьев круглых пил необходимо располагать пилу так, чтобы в отсчет попал диаметр посадочного отверстия с целью проведения из центра отверстия нормали к вершине зубьев.
14
6. На слепке замерить t1, t2, t3, l, m, ?, u, ?, ?к, ?к, ?к, ?к и Угловые параметры (контурные) с помощью транспортира. 7. Вычислить параметры для главной режущей кромки, а затем для боковой режущей кромки. 8. Рассчитать значения для впадины между зубьями. Все вычисления выполнять в журнале лабораторной работы.
3.5. Контрольные вопросы 1. Приведите основные характеристики средства измерения. 2. Назовите наиболее широко употребляемый раздвижной измерительный инструмент с прямолинейной шкалой и нониусом. 3. Какие инструменты используют для контроля углов и нониусов? 4. Расскажите о конструктивных особенностях пил, применяемых для поперечного и продольного пиления. Чем отличается универсальная пила от поперечной и продольной? 5. Назовите элементы зубьев пил. 6. Дайте определение шага и высоты зуба инструмента. 7. Для чего выполняется развод зубьев пилы и какова его допустимая величина? 8. На полотне пилы определите вид пиления, назначение, наличие развода и его величину. Определите шаг и высоту зуба. 9. Какие углы относят к статическим, кинематическим? Дайте их определения.
15
4. ИССЛЕДОВАНИЕ УДЕЛЬНОЙ РАБОТЫ РЕЗАНИЯ НА МАЯТНИКОВОМ КОПРЕ 4.1. Методические указания При внедрении режущего элемента в обрабатываемый материал между ними возникает силовое воздействие. При взаимодействии резца с древесиной в процессе резания затрачивается работа на срезание и деформацию стружки, а также на упругую и пластическую деформацию древесины в зоне лезвия, на трение резца о древесину и стружку, на образование новой поверхности и т. п. Знание величины и направления сил, действующих при резании, необходимо при расчетах энергоемкости процесса, прочности и жесткости элементов станков и режущего инструмента. Сила резания – сила, действующая на заготовку со стороны режущего инструмента. Проекция силы резания на направление вектора скорости резания называется касательной силой. Работа касательной силы, необходимая для превращения 1 см3 припуска в стружку, называется удельной работой резания. Касательная сила, необходимая для среза стружки сечением 1 мм2, называется удельной силой резания. Удельная сила резания является справочным параметром, которым касательную силу можно определить по известным размерам поперечного сечения срезаемого слоя. Удельная сила резания K, МПа, и удельная работа резания, Дж/см3, численно равны, хотя физический смысл этих двух понятий разный: удельное сопротивление резанию – это условное напряжение резания в статике, а удельная резания характеризует динамику процесса резания. Удельная работа резания зависит от многих факторов: породы древесины, ее влажности, угла перерезания волокон, толщины стружки, угла резания, подачи на резец, скорости резания и пр. Каждый из перечисленных факторов в отдельности, а также в различных сочетаниях между собой сказывают влияние на процесс резания. При изменении одного из факторов и сохранении остальных постоянными можно получить соответствующие зависимости удельной работы и силы резания от исследуемых величин. В качестве переменных можно принять толщину стружки, подачу на резец, угол резания, угол перерезания волокон и др. Влияние этих факторов на удельную работу резания может быть выявлено опытным путем на маятниковом копре.
16
Рис. 4.1. Принципиальная схема копра
Маятниковый копер состоит из страницы, на которой в подшипниках качается маятник, на другом конце оси которого закреплен резец, срезающий при качании маятника стружку с образца, закреплённого на суппорте, который перемещается в трех взаимно перпендикулярных направлениях. 4.1.1 Назначение элементов копра Резец 3 (см. рис.4.1) закреплен в резцедержателе, жестко связанном с маятником 18 осью 19, свободно вращающейся в подшипниках 20. Каретка продольного перемещения^ суппорта 5 служит для закрепления опытного образца 4. Положение резца 3 относительно образца 4 (по ширине образца) регулируется перемещением поперечного суппорта 7 или смещением резца 3 в резцедержателе вдоль оси качания маятника. Суппорт вертикального перемещения образца 10 или резца служит для срезания слоя. Перемещение суппорта осуществляется винтом 12 с маховичком 13. Стопорные винты 11 служат для фиксации положения суппорта 10 по высоте. Перемещением суппорта 5 с образцом задается требуемая величина подачи uz на резец. Суппорт перемещается винтом 15 с маховичком 16. Индикаторы 14 и 17 обеспечивают точное задание толщины срезаемого слоя h и величины подачи и на резец. Стрелка трения 2 служит для отсчета по лимбу 1 угловой меры подъема маятника 18. 4.1.2. Измерение объема стружки Объем стружки ??стр, срезаемой при разовом качании маятника с резцом, вычисляется по формуле
17
vстр=??zb??10?6, где ??z – подача на резец (перемещение образца относительно резца от предыдущего реза до данного), мм; b – ширина образца в том месте, где срезается стружка, мм; h – толщина срезаемого слоя, мм. При резании с постоянной толщиной стружки (элементарное резание, рис. 4.2):
??стр=hстр??стрR?к1000 где ?стр – толщина стружки, мм; R – радиус резания, мм; ?к – угол контакта, рад; bстр – ширина образца, мм.
Рис. 4.2. Схема процесса резания
В случае большого радиуса резания можно принять R?=1, тогда Vcтр=hстрbстрL?1000, где l – длинна образца. 4.1.3 Определение скорости резания ? на дуге контакта движения Скорость движения маятника достигает максимума в нижней точке пути маятника. При положении лезвия резца на линии «ось качания – центр тяжести» маятника скорость движения резца в период резания ? будет наибольшей, равной ??=R?10?3???цтv2g(??цт+??цтsin?0)=R1000v2g??цт(1+sin?0) Где ??? – скорость движения центра тяжести маятника, м/с; R – радиус окружности резания, мм; ??цт – расстояние от оси качания до центра тяжести маятника, м; g = 9,81 – ускорение силы тяжести, м/с2.
18
4.1.4. Измерение работы резания На копре на срезание стружки расходуется потенциальная энергия поднятого в исходное положение маятника. Конечное положение маятника при холостом ходе его A0 и при срезании стружки A1. Величина начального и конечного подъемов маятника определяется путем отсчета угловых перемещений стрелки трения. Угол начального положения маятника обозначен v0, конечного VI. Тогда работа 2А будет: ?Aрез=GL(sin??0?sin??1) (4.1) где L – длина плеча маятника, м; G – масса маятника, Н; ??0- угол подъема маятника от горизонтальной плоскости после свершения им холостого качания (затраты работы на трение); ??1 – угол подъема маятника от горизонтальной плоскости после совершения процесса резания (затраты работы на резание). Следует иметь в виду, что углы ??0 и ??1, а следовательно, и их синусы, могут иметь различный знак, то есть отрицательный, если маятник не доходит до горизонтальной плоскости отсчета углов. Величины G и L остаются постоянными так же, как и грузовой момент маятника GL. 4.1.5. Обработка результатов испытаний При проведении испытаний на маятниковом копре расчеты проводят в следующей последовательности: – определяют среднюю величину синуса угла подъема маятника при холостом ходе: sinv0=?sin ??0ini=1n (4.2) где sin ??0i – синус угла подъема маятника при холостом ходе для i-го измерения; n – число измерений; – вычисляют по формуле (4.1) работу, затраченную на срезание одной стружки; – определяют среднюю работу Ecp, Дж, затрачиваемую на резание при заданных условиях: ECp=?Eini=1Q; (4.3) – вычисляют объем срезаемой стружки, см3, при элементарном резании, при фрезеровании и пилении по п. (4.1.2); – определяют удельную работу резания, Дж/м3: ??=?Eсрni=1Q (4.4)
19
По результатам вычислений на основе опытных данных строятся графики k=f(S??) или k=f(e). 4.1.6. Построение графиков К графику предъявляются два основных требования: во-первых, он должен наглядно показать характер искомой зависимости, во-вторых, быть возможно более удобным по форме для аналитического представления зависимости, изображаемой графиком, — для аппроксимации этой зависимости какой-нибудь функцией. Таким требованиям наиболее отвечает график, построенный в логарифмических осях. При построении графика, например, подачи на резец, все значения S?? располагаются по горизонтальной (логарифмической) оси равномерно, при этом, конечно под сопутствующими делениями пишутся не значения lgSz; lghc, а непосредственно сами величины S??, hc. Найденные значения К на логарифмическом графике откладываются следующим образом. Из всех полученных значений находят наибольшее ??max и наименьшее ????????, после чего определяют масштаб (длину) логарифмической единицы: Leд=Lв.ш.lgK???????lgK??????, Где Lв.ш. – длинна вертикальной шкалы графика (измеряется линейкой). Зная масштаб Leд по вертикали оси, расстояние ???? от горизонтальной оси графика (значения K??????) до точки, соответствующей значению ????, на графике, подсчитываем по формуле ??i=(lgKi?lgKmin)Lед и откладываем по линейке на графике по линии, соответствующей подачи S?? или hc от горизонтальной оси Kmin. Полученные точки тонкими линиями выносятся на вертикальную ось графика, и против полученных таким образом делении оси ставят соответствующие значения Ki. 4.1.7. Вывод уравнения Имея графическое изображение экспериментальной зависимости в виде прямой линии, легко написать аналитическое выражение этой зависимости. Если на прямой графика взять две точки a и b, то их координаты будут Kа??аz Kb??bz. Подставляя полученные значения в уравнения прямой графика:
????K=mlgSz+n;
????K=mlgSz+n,
20
где ????K и lgSz – текущие координаты графика, а m и n неизвестные. угловой коэффициент и свободный член уравнения, получим линейные уравнения относительно m и n, решая которые, найдем:
m=??????a?lgKblgSza?lgSzb, или m=??????a?lgKblghca?lghcb;
n=lgKa?mlguza, или n=mlgKa?lghca Подставляя численные значения m и n в формулы и потенцируя, находим ??=10n????m=??0Szm или K=10nhcm, где K0 – обозначена величина 10n равная значению K при Sz=1, hc=1. Лабораторная работа 4.2. Цель работы 1. Исследование влияния условий резания древесины на величину удельной работы резания. 2. Графическое изображение зависимости К от подачи на резец ????, толщины стружки е и других факторов. 3. Вывод формулы для аналитического определения К при любых промежуточных значениях ???? и е в пределах экспериментального интервала его изменения. 4.3. Приборы и инструменты Маятниковый копер с максимальным запасом потенциальной энергии 1,58 Дж (0,16 кгс • м), три образца 20х50х100 и один образец из древесных материалов того же размера, линейка 1 м, зажимы для установки образцов на опорах, штангенциркуль 0—150 мм (ц. д. 0,05 мм), индикаторная головка с ценой деления 0,01 мм, десятичные весы. 4.4. Порядок выполнения работы I. Подготовительные операции. 1. Проверяется положение стрелки трения относительно маятника (направление стрелки в исходном положении маятника должно совпадать с направлением маятника). Проверка осуществляется следующим образом. Маятник устанавливается в вертикальном положении (в свободном положении, под действием его веса), рис. 4.3. Стрелка трения при этом должна быть направлена вниз и располагаться против деления лимба – 90. 2. Крепится резец в резцедержателе или ножевой головке. 3. Резцедержатель или ножевая головка располагается так, чтобы при опущенном маятнике лезвие резца располагалось под осью вращения маятника. 4. В суппорте крепится образец.
21
Рис. 4.3. Определение углов взлета маятника при холостом и рабочем ходе
5. Определяются параметры, характеризующие инструмент и древесину. Углы определяются угломером по оттиску или расчетом: ?=arcsin???f; ?=arcsin???R; ?=90?(?+?); ?=?+?. 6. Определяется постоянная копра GL, Дж (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Определение постоянной копра
7. Определяется угол холостого хода маятника ?0 (при отсутствии резца с образцом). Для этого маятник поднимается в исходное положение и фиксируется посредством защелки, стрелка трения перемещается против движения маятника до упора, маятник сбрасывается с защелки, на лимбе по стрелке трения отсчитывается угол v0. Операции повторяются 3 – 5 раз, после чего определяется среднее арифметическое значение углов ?? и ??0: v0=?vpni=1n 8. Прострагивается верхняя поверхность образца древесины (на глубину 0,5 – 1,0 мм) многократным качанием маятника при медленном перемещении образца.
22
9. Образец смещается в исходное положение (при фрезеровании) определяемое видом подачи – попутной или встречной. Устанавливаются стрелочные индикаторы для точного отсчета величин Sz и h (при фрезеровании) II. Операции при проведении опытов: 1. Перемещением вертикального суппорта устанавливается толщина срезаемого слоя h при фрезеровании или толщина стружки при элементарном резании. Суппорт вертикального перемещения (маятникового копра – для фрезерования) фиксирующегося стопорным II винтами. 2. При покачивании маятника рукой и медленном перемещении образца по горизонтали (при фрезеровании) срезается стружка до момента, когда она достигается полной длины. 3. Маятник устанавливается в исходное положение. 4. Стрелка трения перемешается до упора. 5. Перемещением суппорта устанавливается величина по- дачи на резец Sz (при фрезеровании). 6. Маятник сбрасывается с защелки – резец срезает стружку. 7. На лимбе отсчитывается угол. 8. Результат заносится в журнал. 9. Операции 3 – 8 повторяются З – 5 раз, после чего определяется среднее арифметическое значение углов v=?v и sinv. 10. Устанавливается следующее значение толщины срезаемого слоя h (при фрезеровании) и повторяются операции 2-9. 4.5. Контрольные вопросы 1. Дать определение удельной работы резания. Какова ее размерность? 2. Назвать факторы, влияющие на удельную работу резания. 3. Какова цель проведения исследования? 4. Какие инструменты и приборы необходимы для выполнения исследования? 5. Как измеряется удельная работа резания? 6. Как определяется объем срезаемой стружки? 7. Как определяется скорость резания на дуге контакта? 8. Дать описание конструкции лабораторной установки. 9. Какие необходимы подготовительные операции перед выполнением исследования, какие – при проведении? 10. В какой последовательности обрабатываются результаты исследования? 11. На чем основан принцип построения графиков результатов исследования? 12. На основании каких данных выводится формула результатов исследования? 13. Где могут быть использованы результаты исследования?
23
Литература 1. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятностей и математической статистики. М.: Наука, 1965. 2. Андреев В. Н. Математическое планирование экспериментов: Методические указания по вопросам математического планирования экспериментов и экспериментально-статистической оптимизации для студентов технических специальностей всех видов обучения, Л.: ЛТА, 1982 3. Ивановский Е. Г. Станки и инструменты по механической обработки древесины: Методические указания для студентов факультета МТД. Л.: ЛТА, 1961 4. Любославский В. Д. Измерение удельной работы резания на маятниковом копре: Методические указания к лабораторной работе № 3. Л.: ЛТА, 1973. 5. Любославский В Д. Простые виды резания: Методические указания к лабораторной работе № 1. Л.: ЛТА, 1973. 6. Бершадский А. Л., Цветкова Н.Н. Резание древесины: учебное пособие. Минск: Вышэйшая школа, 1975 7. Ивановский Е. Г. Резание древесины: учебное пособие. М.: Лесная промышленность, 1975.


Перейти к полному тексту работы