§ 2. Основи різання деревини
§ 2. Основи різання деревини
Механічна обробка деревини проводиться двома способами - з порушенням волокон (пиляння, стругання, фрезерування, довбання, свердління) та без порушення волокон (гнуття, пресування).
Обробка деревини ведеться переважно з порушенням волокон деревини, причому найпоширенішим методом обробки є різання.
Різання деревини розрізняють зі стружкоутворенням (пиляння, стругання, фрезерування, довбання, свердління) і без відділення стружки (утворення шпону на лущильних верстатах, розкрій шпону на ножицях, розколювання деревини, колка дров, клепок для бочок та ін.).
Обробка деревини різанням проводиться різальним інструментом, що має один різець – ніж, кілька різців – фрези та багато різців – пили.
Процес різання полягає в тому, що під впливом зовнішньої сили металевий різець (ніж), що має форму клина, впроваджуючись в деревину ріжучою кромкою (лезом), перерізає волокна і відокремлює їх у вигляді тирси і стружки.
У процесі різання утворюється довга стружка, при отриманні якої поверхні деревини створюються нерівності (вириви). Щоб цього уникнути, стружку необхідно надламати, навіщо в рубанці встановлюють стружколом (горбатик).
Різець (рис. 3, а) має форму клина і складається з ріжучої кромки (леза), передньої, задньої та бічних поверхонь. Площина, вздовж якої прямолінійно просувається ріжуча кромка різця, називається площиною різання. Кут 11111, що утворюється передньою та задньою поверхнями різця, називається кутом загострення або кутом заточування. Кут 11111, що утворюється передньою поверхнею різця та площиною різання, називається кутом різання. Задній кут утворюється між задньою поверхнею різця і площиною різання. Передній кут уутворюється між передньою поверхнею різця та площиною, перпендикулярною площині різання.
Якість обробки деревини залежить від правильного вибору кутів загострення: при великому вугіллі загострення на різання витрачається більше зусиль, а при малому вугіллі заточування лезо швидко тупиться, мається і часом ламається.
Як встановлено практикою, для ножів рубанків найбільш оптимальним кутом загострення є (25 ± 5) °, а передній кут в залежності від виду інструменту, матеріалу та виду обробки знаходиться в межах 43. 50 °.
По відношенню до напрямку волокон розрізняють три випадки різання: торець, вздовж і поперек волокон.
При різанні в торець (рис. 3 б) площина різання і напрям різання перпендикулярні волокнам деревини, при цьому стружка сколюється по шарах, а поверхня виходить шорсткою.
При різанні вздовж волокон (рис. 3, в) площина різання і напрям різання паралельні волокнам деревини, шари волокон легко розділяються, поверхня виходить гладкою, форма стружки залежить від товщини шару, що знімається. Товста стружка надламується по довжині, а тонша виходить у вигляді безперервної стрічки (стругання фуганком).
При різанні поперек волокон (рис. 3, г) площина різання паралельна волокнам деревини, а напрямок різання перпендикулярно їм. Стружка виходить неміцною, а поверхня шорсткою. Лише при тепловій обробці (розпарюванні) та при обтиску деревини перед різцем виходить стружка у вигляді безперервної стрічки гарної якості (лущення шпону).
Крім основних є проміжні випадки різання: поперечно-торцеве (рис. 3, д), поздовжньо-торцеве (рис. 3, е), поздовжньо-поперечне (рис. 3, ж).
При різанні відбувається ряд складних явищ, викликаних використанням різця в деревину та утворенням елементів стружки. Щоб ясніше уявити процес різання, його слід розчленувати на елементи. Якщо в процесі обробки деревини різцем утворюється одна поверхня різання (рис. 3, з) і стружка зрізається з усієї оброблюваної поверхні, таке різання називається відкритим. У тому випадку, коли при обробці утворюються дві поверхні різання (рис. 3 і), різання називається напівзакритим (утворення чверті в брусках дверних коробок та ін.). Коли при обробці деревини виходять три поверхні (рис. 3, к), різання називається закритим (вибірка паза та ін.).
Властивості деревини різних порід неоднакові, тому доводиться витрачати різні зусилля для обробки різних порід. Обробляти деревину сосни легше, ніж деревину берези, а деревину берези легше, ніж деревину дуба, звідси випливає: що більше щільність деревини, то складніше її обробляти. Найменше зусиль витрачається на обробку вологої деревини, тому що її опір руйнуванню нижчий, ніж сухий.
Велику роль отримання чисто обробленої поверхні деревини грає якість заточування різця (ножа). Працюючи тупим різцем волокна не перерізаються і поділяються, а рвуться і мнуться, у результаті виходить нечиста поверхню. Гострий різець легкорозрізає або розділяє волокна і поверхню виходить чистою.
Шорсткість поверхні деревини (ГОСТ 7016-82) характеризується розмірними показниками нерівностей (ризики, ворсистість, мохистість). При обробці шорсткість поверхні деревини залежить від напрямку волокон до оброблюваної площини, товщини стружки, що знімається, величини кута загострення і швидкості різання, числа різців, якості їх заточування, точності установки та ін.
Якісна поверхня деревини виходить при різанні її вздовж волокон, при підпорі волокон перед різцем і надламування стружки. У рубанках волокна з боку підошви підпирає льоток, а надламується стружка стружколом подвійного ножа. Працюючи проти шару волокон виходить переважно нечиста поверхню (відщепи, отколи). На шорсткість поверхні деревини впливає швидкість різання. Під швидкістю різання розуміють швидкість руху леза траєкторією різання (відносна швидкість руху різця), а під швидкістю подачі - швидкість, з якою механізм подачі подає деталь (заготівлю) до різального інструменту.
Різання деревини відбувається при русі різця по деревині і може проводитися під час руху деревини щодо різця.