Способ безопилочного резания древесины и устройство для безопилочного резания древесины

 

Использование: изобретение может быть использовано в лесной и деревообрабатывающей промышленности, в частности, при распиловке бревен на доски. Способ безопилочного резания древесины включает образование разреза и отделение одной части древесины (доски) от другой посредством пластины с заостренной режущей кромкой. Во время установившегося процесса резания, профилю боковой стенки разреза, образованной отделяемой частью древесины, придают форму, обеспечивающую уменьшение потребных усилий резания и подачи. Способ реализуется посредством устройства, содержащего режущую пластину, смонтированную с возможностью продольного перемещения в направляющих на вершине клина, расположенного непосредственно за пластиной в разрезе между отделяемыми частями древесины и выполненного с передней гранью, профилю которой придают форму, обеспечивающую наличие зазора между плоскостью резания отделяемой части древесины и передней гранью режущей пластины и клина. Это снижает потери на трение и повышает качество обрабатываемой поверхности. Такое выполнение способа и устройства для безопилочного резания древесины снижает энергозатраты, повышает качество работы и расширяет технические возможности устройства. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к деревообработке и может быть использовано в лесной и деревообрабатывающей промышленности, в частности при распиловке бревен на доски.

Изобретение предназначено для повышения качества обрабатываемой поверхности, в частности отделяемой части древесины при изготовлении ее в виде доски, обращенной к режущему инструменту, поверхность которой является плоскостью резания, для дальнейшего снижения энергозатрат, а также для расширения технических возможностей путем применения режущей пластины рамного или ленточного типа.

Указанное достигается за счет того, что во время установившегося процесса резания профиль боковой стенки разреза, образованной отделяемой частью древесины, ограничивают линией, выраженной формулой: где X_д и Y_д координаты точек профиля боковой стенки разреза, образованной отделяемой частью древесины относительно режущей кромки и плоскости резания другой части древесины соответственно; σ_пц предел пропорциональности разрезаемой древесины; E модуль упругости разрезаемой древесины; h толщина отделяемой части (доски) древесины; K 2-30 эмпирический коэффициент технологичности.

Предложенный способ реализован посредством устройства для безопилочного резания древесины, содержащим режущую пластину с заостренной прямолинейной или волнистой режущей кромкой, в котором непосредственно за режущей пластиной смонтирован клин с вершиной, обращенной в сторону режущей пластины, и выполненный с возможностью расположения в разрезе между отделяемыми частями древесины и соприкосновения по крайней мере с одной из них по линии, параллельной прямолинейной или общей касательной к выступам волнистой режущей кромки, причем профиль передней грани клина ограничивают линией, образуемой точками с координатами, выраженными зависимостью: при 0<δ<0,05

где
Y_к и X_к координаты точек профиля передней грани клина относительно режущей кромки и профиля плоскости резания (обработки);
Y_д и X_д координаты точек профиля боковой стенки разреза, образованной отделяемой частью древесины;
h толщина отделяемой части доски;
δ_o относительная величина зазора между доской и передней частью клина при X_к≅h

δ(X_к) произвольная функция от X_к, определяющая зазор между доской и клином при X_к>h.

При этом вершина клина может быть выполнена с расположенными параллельно прямолинейной или общей касательной к выступам волнистой передней режущей кромки направляющими, в которых смонтирована с возможностью продольного перемещения режущая пластина. Кроме того устройство может быть выполнено с возможностью перемещения режущей пластины вместе с клином вдоль волокон древесины, а относительно клина в его направляющих поперек волокон древесины.

На фиг. 1 представлена схема безопилочного резания древесины, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид в плане.

Разрезаемая древесина (бревно) 1 и устройство 2 для резания перемещаются относительно друг друга.

Устройство 2 для резания содержит режущую пластину 3 с заостренной режущей кромкой 4, которая может быть прямолинейной или волнистой (фиг. 2). Непосредственно за режущей пластиной 3 смонтирован клин 5 с вершиной 6, обращенной в сторону режущей пластины 3. Вершина 6 клина 5 выполнена с направляющими 7, в которых смонтирована с возможностью продольного перемещения режущая пластина 3. Устройство 2 выполнено с возможностью относительного перемещения режущей пластины 3 вместе с клином 5 вдоль волокон древесины 1 по стрелке "А", а относительно клина 5 в его направляющих 7 поперек волокон по стрелке "Б". Устройство для относительного перемещения древесины 1 и режущей пластины 3 с клином 5 на чертеже не показаны. Режущая пластина 3 может быть частью прямоугольного полотна с поступательно-возвратным или непрерывным движением, аналогично рамным или ленточным пилам соответственно.

Клин 5 имеет переднюю грань 8, профиль 9 которой ограничивают линией, образуемой точками с координатами, выражаемыми зависимостью:

при 0<δ_o<0,05,

В начале процесса резания при перемещении разрезаемой древесины (бревно) 1 и устройства 2 относительно друг друга, происходит внедрение заостренной режущей кромки 4 пластины 3 в бревно и отделение одной его части (доски) 10 с образованием на отделенной части древесины (доске) 10 и на оставшейся части 11 бревна плоскостей резания 12 и 13 соответственно, образующих боковые стенки разреза 14. При этом пересечением плоскости резания 12 с торцом 15 разрезаемой древесины образуется кромка 16 доски 10, которая сначала скользит по передней грани режущей пластины 3 и клина 5, а затем выходит из соприкосновения с ней.

При дальнейшем внедрении устройства в древесину и до окончания процесса резания, т.е. во время установившегося процесса резания, благодаря профилю 9 передней грани 8 клина 5, принятому с учетом требуемых размеров отрезаемой части древесины (доски) 10 и ее прочностных свойств, профиль плоскости резания 12 ограничивается линией, выраженной формулой:

где в обеих формулах Y_д и X_д точек профиля плоскостей резания боковых стенок разреза, образованных отделяемой частью древесины (доски) 10 относительно режущей кромки 4 и плоскости резания 13 другой части древесины оставшейся части бревна 11 соответственно;
Y_к и X_к координаты точек профиля передней грани клина по отношению к режущей кромке 4 и плоскости резания 13 соответственно;
h толщина отделяемой части древесины (доски) 10;
Δ зазор между доской и клином, определяемый как Y_д - Y_к;
s_пц предел пропорциональности разрезаемой древесины, составляющий примерно 0,6-0,7 от предела прочности (Б.Н. Уголев, "Древесиноведение и лесное товароведение", М.1991, стр. 97);
E модуль упругости разрезаемой древесины;
K= 2-30 эмпирический коэффициент технологичности, определяемый в зависимости от толщины доски h и расстояния l=X_д-X_к при Y_д=Y_к от режущей кромки 4 до ребра 17, на практике определяется K=l/h.

В результате такого выполнения доска изгибается заданным образом, плоскость резания 12 доски 10 соприкасается с устройством для резания 2 только по двум параллельным линиям режущей кромке 4 и наиболее выступающей части передней грани 8 клина 5 ребру 17 и не соприкасается с поверхностями передних граней режущей пластины 3 и клина 5, т.е. достигается сокращение поверхности соприкосновения доски с устройством для резания. Кроме того, ребро 17 может быть выполнено на отдельной детали, смонтированной на клине с возможностью перемещения по высоте и длине относительно режущей кромки, что, в свою очередь, позволяет изменять величину отгиба доски и усилие ее прижатия к клину. Это обеспечивает особое уменьшение усилия подачи и резания, повышение удельного давления обрабатываемой поверхности доски по линии ее соприкосновения с ребром 17 клина, что приводит к заглаживанию поверхности и повышению ее качества при общем снижении площади соприкосновения и потерь на трение, т. е. сокращению энергозатрат и требований к поперечной жесткости режущей пластины. Этому также способствуют направляющие на вершине клина. Выполнение режущей пластины рамной или ленточной конструкции с возвратно-поступательным или непрерывным движением расширяет технические возможности устройства.

Предложенное изобретение иллюстрируется следующими примерами. (Все величины в системе СИ).

Расчет производился для случая δ_o= 0,05

Данные приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ безопилочного резания древесины, включающий образование разреза и отделение одной части древесины от другой посредством пластины с заостренной режущей кромкой и установленного за ней клина, при этом во время установившегося процесса резания формируют криволинейный профиль боковой стенки разреза, образованной отделяемой частью древесины, отличающийся тем, что профиль боковой стенки разреза ограничивают линией, выраженной формулой

где Y_д и X_д координаты точек профиля боковой стенки разреза, образованной отделяемой частью древесины относительно режущей кромки и плоскости резания другой части древесины соответственно;
σ_пц- предел пропорциональности разрезаемой древесины;
Е модуль упругости разрезаемой древесины;
h толщина отделяемой части (доски) древесины;
К 2 30 эмпирический коэффициент технологичности.

2. Устройство для безопилочного резания древесины, включающее режущую пластину с заостренной режущей кромкой, за которой смонтирован клин с вершиной, обращенной в сторону режущей пластины и выполненный с возможностью расположения в разрезе между отделяемыми частями древесины и соприкосновения по крайней мере с одной из них по линии, параллельной режущей кромке, отличающееся тем, что профиль передней грани клина ограничивают линией, образуемой точками с координатами, выраженными зависимостью

при
0 < δ_o < 0,05,


где Y_К и Х_K координаты точек профиля передней грани клина относительно режущей кромки и профиля плоскости резания;
Y_д и Y_д координаты точек профиля боковой стенки разреза, образованной отделяемой частью древесины относительно режущей кромки и плоскости резания другой части древесины соответственно;
h толщина отделяемой части (доски) древесины;
δ_o- относительная величина зазора между доской и передней частью клина при Х_K ≅h,

δ(X_к) - произвольная функция от Х_K, определяющая зазор между доской и клином при Х_K > h.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что режущая пластина выполнена с возможностью своего продольного перемещения в направляющих поперек клина.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3