§ 2. Основы резания древесины

Механическую обработку древесины производят двумя спосо­бами — с нарушением волокон (пиление, строгание, фрезерование, долбление, сверление) и без нарушения волокон (гнутьё, прессо­вание).

Обработка древесины ведется в основном с нарушением воло­кон древесины, причем наиболее распространенным способом об­работки является резание.

Резание древесины бывает со стружкообразованием (пиление, строгание, фрезерование, долбление, сверление) и без отделения стружки (образование шпона на лущильных станках, раскрой шпона на ножницах, раскалывание древесины, колка дров, клепок для бочек и др.).

Обработку древесины резанием производят режущим инстру­ментом, имеющим один резец — нож, несколько резцов — фрезы и много резцов — пилы.

Процесс резания состоит в том, что под воздействием внешней силы металлический резец (нож), имеющий форму клина, вне­дряясь в древесину режущей кромкой (лезвием), перерезает во­локна и отделяет их в виде опилок и стружки.

В процессе резания образуется длинная стружка, при получе­нии которой на поверхности древесины создаются неровности (вырывы). Чтобы избежать этого, стружку необходимо надломить, для чего в рубанке устанавливают стружколом (горбатик).

Резец (рис. 3, а) имеет форму клина и состоит из режущей кромки (лезвия), передней, задней и боковых поверхностей. Плоскость, вдоль которой прямолинейно продвигается режущая кромка резца, называется плоскостью резания. Угол β, обра­зуемый передней и задней поверхностями резца, называется уг­лом заострения, или углом заточки. Угол δ, образуемый передней поверхностью резца и плоскостью резания, называется углом реза­ния. Задний угол α образуется между задней поверхностью резца и плоскостью резания, передний угол γ — между передней поверх­ностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания.

Качество обработки древесины зависит от правильного выбора углов заострения: при большой величине угла на резание затрачи­вается больше усилий, а при малой — лезвие быстро тупится, мнется и в некоторых случаях ломается.

На практике установлено, что для ножей рубанков наиболее оптимальным углом заострения является угол (25 ± 5) °, а перед­ний угол, в зависимости от вида инструмента, материала и вида обработки, находится в пределах 43...50⁰.

Различают три варианта резания в зависимости от направления волокон: в торец, вдоль и поперек волокон.

При резании в торец (рис. 3, б) плоскость резания и направле­ние резания перпендикулярны волокнам древесины, при этом стружка скалывается по слоям, а поверхность получается шерохо­ватой.

При резаниивдоль волокон (рис. 3, в) плоскость резания и направление резания параллельны волокнам древесины, слои воло­кон легко разделяются, поверхность получается гладкой. Форма стружки зависит от толщины снимаемого слоя: толстая стружка надламывается по длине, а более тонкая получается в виде непре­рывной ленты (строгание фуганком).

При резании поперек волокон (рис. 3, г) плоскость резания параллельна волокнам древесины, а направление резания перпен­дикулярно к ним. Стружка получается непрочной, а поверхность шероховатой. Лишь при тепловой обработке (распаривании) и при обжиме древесины перед резцом получается стружка в виде непрерывной ленты хорошего качества (лущение шпона).

Кроме основных имеются промежуточные случаи резания: поперечно-торцовое (рис. 3, д), продольно-торцовое (рис. 3, е) и продольно-поперечное (рис. 3, ж).

При резании происходит ряд сложных явлений, вызванных внедрением резца в древесину и образованием элементов стружки. Чтобы яснее представить сам процесс резания, его следует расчле­нить на элементы. Если в процессе обработки древесины резцом образуется одна поверхность резания и стружка срезается со всей обрабатываемой поверхности, такое резание называется откры­тым (рис. 3, з). В том случае, когда при обработке образуются две поверхности резания (рис. 3, и), резание называется полу­закрытым (образование четверти в брусках дверных коробок и др.). Когда при обработке древесины получаются три поверх­ности (рис. 3, к), резание называется закрытым (выборка паза и др.).

Свойства древесины различных пород неодинаковы, поэтому при их обработке приходится затрачивать различные усилия. На­пример, обрабатывать древесину сосны легче, чем древесину бе­резы, а древесину березы легче, чем древесину дуба. Отсюда вы­текает следующий вывод: чем выше плотность древесины, тем труднее ее обрабатывать. Меньше усилий затрачивается на обра­ботку влажной древесины, так как ее сопротивление разрушению ниже, чем сухой.

Большое значение для получения чисто обработанной поверх­ности древесины играет качество заточки резца (ножа). При ра­боте тупым резцом волокна не перерезаются и не разделяются, а рвутся и мнутся, в результате чего получается нечистая поверх­ность. Острый резец легко разрезает или разделяет волокна и по­верхность получается чистой.

Шероховатость поверхности древесины (ГОСТ 7016—82) характеризуется размерными показателями неровностей (риски, ворсистость, мшистость). При обработке шероховатость поверх­ности древесины зависит от направления волокон к обрабаты­ваемой плоскости, толщины снимаемой стружки, величины угла заострения и скорости резания, числа резцов, качества их заточки, точности установки и др.

Качественная поверхность древесины получается при резании ее вдоль волокон, при подпоре волокон перед резцом и надламы­вании стружки. В рубанках волокна со стороны подошвы подпи­рает леток, а стружка надламывается стружколомом двойного ножа. При работе против слоя волокон получается большей частью нечистая поверхность (отщепы, отколы).