Новые способы резания

Для резания тонких заготовок древесины и древесных материалов ис­пользуют устройства на основе оптических квантовых генераторов − лазеров.

Лазер состоит из активного вещества, помещенного в оптический ре­зонатор, и источника возбуждения. В активном веществе происходит преоб­разование энергии, поступающей от источника возбуждения, в монохрома­тическое (с неизменной длиной волны) когерентное (согласованное по фазе) излучение светового диапазона, а в оптическом резонаторе − накопление световой энергии и формирование узконаправленного излучения. В резуль­тате осуществляется узколокализованный нагрев обрабатываемого материа­ла до разрушающих его высоких температур. Древесина и древесные мате­риалы в зоне воздействия лазерного луча превращаются в нагретые газы.

Технологические возможности установок для лазерного резания характеризуют потери древесины (ширина образуемой зоны прожига) и произ­водительность резания (скорость перемещения луча относительно материа­ла). Для тонких листовых материалов ширина зоны прожига составляет 0,3...0,4 мм, для фанеры толщиной 18 мм - 0,7 мм. Поскольку лазерный луч сжигает древесину лишь в области фокуса, деление толстых образцов (50 мм и более) затруднено. Может потребоваться многократный проход луча через материал по аналогии с последовательным углублением зубьев пилы в дно пропила. Данные по производительности лазерного деления, пог.м/мин, раз­личных древесных материалов (мощность лазера 240 Вт) приведены ниже.

При применении лазера для раскроя листовых и плитных древесных материалов обеспечиваются высокое качество поверхностей кромок и ми­нимальные потери материала на разделение при получении чистовых дета­лей различной конфигурации (без припусков на дальнейшую обработку). Отсутствуют отходы в виде твердых опилок, шум и пыль, расширяются возможности автоматизации. К недостаткам относятся значительно боль­шая, чем лезвийного резания, энергоемкость процесса лазерного деления, дороговизна оборудования, ограниченная сфера технологического приме­нения и другие.

19. Лезвие: поверхности, утлы, кромки. Роль лезвия в процессе резания.

Лезвие – клиновидный элемент режущего инструмента. Оно предназначено для проникновения в материал заготовки и отделения срезаемого слоя.

Лезвие в поперечном сечении имеет форму клина. Его элементами являются передняя поверхность, одна или несколько задних поверхностей, режущие кромки и углы.

В процессе резания главную роль играет режущая часть клина резца – лезвие. Под геометрией лезвия понимают совокупность характеристик его формы и расположения в пространстве. Лезвие 3 перемещается относительно заготовки 4 (рис. 1.1), образуя стружку 2. В режущей части клина резца можно выделить следующие элементы: переднюю поверхность А _γ, контактирующую со срезаемым слоем 1 и стружкой; заднюю поверхность А _α, обращенную к формируемой в заготовке поверхности резания Р_n; режущую кромку 5, образованную пересечением передней и задней поверхностей. В более сложных случаях полузакрытого и закрытого резания следует различать режущие кромки: главную и вспомогательные. Соответственно у лезвия выделяют задние поверхности: главную, примыкающую к главной режущей кромке, и вспомогательные, примыкающие к вспомогательным режущим кромкам. Главной считается режущая кромка, формирующая большую сторону сечения срезаемого слоя. Вспомогательные режущие кромки формируют меньшие стороны. Точку пересечения главной и вспомогательной режущих кромок называют вершиной лезвия.

Рис. 1.1. Геометрия лезвия 1 – срезаемый слой; 2 – стружка; 3 – лезвие;

4 – заготовка; 5 – режущая кромка

Передняя и задняя поверхности могут иметь любую форму (вогнутую, выпуклую или ломаной линии). Сопряжение режущих кромок может быть выполнено радиусным или точечным.

Положение режущих кромок и поверхностей лезвия в пространстве определяет угловые параметры процесса резания. Для определения углов установлены исходные координатные плоскости: основная плоскость и плоскость резания (рис. 1.1).

Основная плоскость P_v − координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку n режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного v или результирующего v_e движения резания в этой точке. Плоскость резания Р_n - координатная плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости P_v.

Дополнительными координатными плоскостями являются главная и нормальная секущие плоскости. Главная секущая плоскость Р _τ - координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости P_v и плоскости резания Р _n. Нормальная секущая плоскость Р_н - плоскость, перпендикулярная режущей кромке в рассматриваемой точке (на рис. 1.1 плоскости Р _τ и Р_н совпадают).

Углы резания при наличии дополнительных рабочих движений и обработка ножом, повернутым в плане к направлению скорости резания.

Выделяют также рабочую плоскость P_s, в которой расположены векторы скоростей главного движения резания v и движения подачи v_s (показана на рис. 1.2).

Рис. 1.2 – Положение рабочей плоскости P_s в процессе пиления

Угловые параметры резания характеризуются главными (при главной режущей кромке) и вспомогательными (при вспомогательной режущей кромке) углами, углом наклона главной режущей кромки.

Различают следующие углы (показаны на рис. 1.1 для главной режущей кромки):

- γ – передний угол, угол в секущей плоскости Р _τ между передней поверхностью лезвия А _γ и основной плоскостью P_v;

- α – задний угол, угол в секущей плоскости Р _τ между задней поверхностью лезвия А _α и плоскостью резания Р_п;

- β– угол заострения, угол в секущей плоскости Р _τ между передней А _γ и задней А _α поверхностями лезвия.

Сумма заднего угла а и угла заострения р называется углом резания δ:

δ = α + β.

Между главными углами существует простейшая связь:

α + β + γ = 90°.