SU1629182A1 - Нож дл силового резани древесины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  силового резани  древесины и может быть использовано в лесной промышленности Целью изобретени   вл етс  уменьшение усилий резани  древесины Нож дл  силового резани  содержит разнесенные относительно его продольной плоскости симметрии симметрично отна относительно дру

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  силового резани  древесины и может быть использовано в лесной промышленности .

Цель изобретени  - уменьшение усилий резани  древесины.

На фиг. I схематично изображен нож со стороны вала в исходном положении, общий вид, и расположение перерезаемого ствола древесины; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - участок одной пластины, аксонометрическа  проекци  с вырывом; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - схема образовани  и движени  стружки.

Нож дл  силового резани  древесины состоит из пластин 1 и 2, установленных на валу 3 при помощи муфты 4. На периферийной части пластин 1 и 2 расположены режущие зубь  5, вершины которых расположены на спиральной линии 6 относительно оси вращени  вала 3. Вал 3 совместно с пластинами 1 и 2 при помощи известного привода (гидравлического, механического, электрического ) может поворачиватьс  (или вращатьс ) относительно оси вращени  вала 3, в результате чего происходит перерезание ствола 7 дерева. На пластинах 1 и 2 дл  прохода стружки выполнены окна 8, которые могут быть расположены, например, в шахматном пор дке.

Разница между радиусами R и R, проведенными из центра вращени  0 через вершины двух смежных режущих зубьев, например, М и Мг,  вл етс  подачей на режущий зуб Uг (т. е. Uz, величина которой сохран етс  посто нной дл  ножа. Это означает, что при повороте ножа на определенный угол относительно геометрической оси вала каждый режущий зуб углубл етс  в древесину на одинаковую величину. При повороте ножа в направлении подачи вершины режущих зубьев М, Мч, ..., М, описывают

окружности радиуса R, R, ..., /,, причем разница смежных радиусов + . Пересечение этих окружностей с линией 6 образовани  вершин

с зубьев 5  вл етс  местом расположени  вершин режущих зубьев М, М2, ..., MI. При условии, когда принимаетс  величина подачи на зуб Uz посто нной, а лини  образовани  вершин зубьев представл ет собой спираль Архимеда, то шаг между вершинами

0 зубьев /з не будет посто нным, а увеличиваетс  по мере удалени  от оси вращени  ножа. Принципиально вершины режущих зубьев М, Мч, ..., MI можно расположить на одинаковом рассто нии друг от друга при /2 const или можно принимать вели5 чину Uz непосто нной, в этом случае величина шага /з посто нна. Каждый режущий зуб 5, расположенный на периферийной части ножа, имеет переднюю режущую кромку 9, переднюю режущую грань 10, заднюю кромку 11 и заднюю грань 12. При пересечении кромок 9 и 11 образуетс  вершина М, зуба 5, например, М. Дл  ножа рекомендуетс  заточку зубьев 5 производить с внутренней стороны соответственно пластин 1 и 2. Режущие зубь  5 своими режущими кромка5 ми 9 перерезают волокна древесины.

Угол Y наклона передней режущей кромки 9 и угол наклона а задней кромки 11 каждого режущего зуба 5 по отношению к перпендикул ру , опущенному из вершины зуба на ось вращени  ножа, могут быть выбраны

0 на основе существующих рекомендаций, касающихс  значений таких углов дл  поперечных и цепных пил. Так углы а и Y могут быть прин ты в пределах 10-45°, причем сумма углов называема  углом заострени  зуба, принимаетс  по услови м

5 прочности зуба 5. Между пластинами 1 и 2 расположены скалывающие зубь  13, которые прикреплены неподвижно к пластинам 1 и 2 при помоши известных механических

соединений, например, заклепок 14. Скалывающие зубь  13 имеют переднюю грань 15 с передней 16 и боковой 17 скалывающими кромками, заднюю грань 18, две боковые грани 19 и 20, лежащие на внутренних поверхност х 21 и 22 соответственно пластин 1 и 2. Пересечение передней 15, задней 18 и боковой 20 граней образует вершину /V, скалывающего зуба 13. Вершины Nt скалывающих зубьев расположены по линии 23, параллельной линии 6 образовани  вершин М{ режущих зубьев, причем разница между радиусами-векторами и Rz, соедин ющими ось вращени  ножа соответственно с вершинами М режущего зуба 5 и последующего за ним вершиной NZ скалывающего зуба 13, принимаетс  равной или больше величины упругого восстановлени  волокон Uy.p. древесины, наблюдающегос  после прохождени  режущих зубьев 5, где Rz-Rz Uy.p. Бокова  скалывающа  кромка Искалывающего зуба 13 наклонена в сторону, противоположную направлению подачи под острым углом | к радиусу вращени  вершины Л,- относительно оси вала О.

Плоскость, проход ща  через линию пересечени  передней грани 15 с внутренними поверхност ми 21 и 22 пластин 1 и 2, наклонена в сторону задней части ножа и пересекает пластины 1 и 2 под углом 6.

Величины углов | и б выбираютс  из соображений обеспечени  минимального механического момента, необходимого на поворот ножа, а также обеспечени  .поворота, образующихс  при резании элементов стружки на 90° после взаимодействи  их с гран ми 15 скалывающих зубьев 13 за относительно короткое врем . Указанный поворот элементов стружки при обеспечении толщин этих элементов , равных с учетом упругого восстановлени  Uy и равных или меньших по величине рассто нию Ь между внутренними поверхност ми 21 и 22, гарантирует значительное снижение усили  проталкивани  стружки между пластинами 1и 2. Рассто ние Ь между внутренними плоскост ми 21 и 22 пластин 1 и 2 беретс  значительно больше, чем толщина элементов стружки с учетом ее увеличени  после упругого восстановлени .

Рассмотрим зависимость между усили ми , возникающими в продольной плоскости ножа, параллельной пластинам, при взаимодействии каждого из элементов стружки с передней гранью 15 скалывающего зуба 13. Усилие Р р, действующее на грань 15 скалывающего зуба 13, раскладываетс  на составл ющие , одна из которых действует в направлении подачи ножа Рн, т. е. параллельной продольной плоскости симметрии ножа, изображенной следом ее , другое А действует в направлении, перпендикул рном линии . Исход  из указанного, значение Ргр можно определить через усили 

Рн и Р#:Рг Рк151п&; P p P6/cos&. При значении угла усилие равно усилию надвигани  Рн, при значении угла составл ющие усили  Рн и РЈ равны между собой, так как РГР sin450 P/-/ -cos45°. Исход  из этого, верхний предел угла б следует принимать 45°. В этом случае усили  отрыва стружки и усилие надвигани  ножа оказывают одинаковое вли ние на движение стружки. По мере снижени  угла б величина составл ющей Рц уменьшаетс , а величина боковой составл ющей РЈ увеличиваетс  (эффект клина). Эффект отрыва стружки увеличиваетс  с уменьшением угла б, однако опыт показывает, что при углах б до 10° до- стигаетс  минимальное уменьшение усили  Рн и дальнейшее уменьшение этого угла не оказывает заметного снижени  величины усили  Рц. Таким образом, величина нижнего предела угла б может быть прин та равной 10°.

По аналогии может быть обоснован оптимальный диапазон выбора угла | при рассмотрении зависимости между составл ющими усили ми РН и Р при взаимодействии каждого из элементов стружки с передней 5 гранью 15 скалывающего зуба 13 в продольной плоскости ножа.

Уменьшение величин углов Ј и б меньше 10° приводит к увеличению габаритов ножа в целом за счет удлинени  скалывающих зубьев, кроме того, такое уменьшение ука- ° занных углов приводит к увеличению времени поворота волокон древесины.

Величины углов д. и б целесообразно выбирать в диапазоне 10-45°.

Из теории резани  древесины известно, что волокно древесины после прохождени  5 резца упруго восстанавливаетс . Поэтому рассто ние Ь между внутренними плоскост ми 21 и 22 пластин 1 и 2 должно быть равным или большим толщины элемента стружки с учетом его упругого восстановле- 0 ни  после прохода скалывающего зуба 13, т. е.

b Uc+IU,,,

где Uc - разность радиусов вращени  вершин NJ двух смежных скалывающих зубьев (например, ); 5 U,, - величина упругого восстановлени  скалываемых волокон древесины после прохождени  скалывающих зубьев 13.

Если из центра вращени  0 провести окружность радиусом , равным рассто - 50 нию от центра Oi до вершины М2 режущего зуба 5, и радиусом , равным рассто нию от вершины N3 последующего за этим режущим зубом 5 скалывающего зуба 13 до центра вращени  0, то разность этих радиусов е Ri-R должна быть равна или больше величины упругого восстановлени  волокон древесины после прохождени  режущего зуба 5, т. е. Ri-R i Uy.p.. где Uy.p - упругое воестановление волокон древесины после прохождени  режущего зуба 5.

Таким образом, сначала обеспечиваетс  перерезывание волокон древесины режущими зубь ми 5, затем скалывание древесины скалывающими зубь ми 13, в противном случае значительно увеличиваютс  усили  резани .

Частота расположени  скалывающих зубьев 13 зависит от величины подачи Uz и услови  свободного пропуска стружки между скалывающими зубь ми. Дл  плавного схода стружки с передней грани 15 скалывающего зуба 13 последн   может быть выполнена вогнутой поверхностью.

Нож силового резани  древесины работает следующим образом.

Нож надвигаетс  на ствол 7 дерева поворотом вокруг своей оси . Так как режущие зубь  расположены по спиральной линии , то при повороте ножа со стволом 7 дерева встречаютс  в первую очередь ближайшие к оси поворота режущие зубь  5, которые перерезают волокна в двух местах на рассто нии, равном рассто нию М М между вершинами зубьев, измеренному в направлении , перпендикул рном продольной плоскости симметрии ножа. На фиг. 6 схематично показаны траектории прохода зубьев 5 пластин 1 и 2 (пластины не показаны). Таким образом, зубь  5 пластин 1 и 2 формируют неотделенный ломоть 24 древесины. При дальнейшем повороте ножа на ломоть 24 надвигаетс  скалывающий зуб 13, который своей вершиной No внедр етс  сбоку в ломоть 24 и начинает его отрывать от основного ствола 7 дерева. Расщепление ломт  начинаетс  с одного из боков в зависимости от направлени  наклона б передней грани 15 к внутренним плоскост м 21 и 22 пластин 1 и 2. Так как передн   грань 15 скалывающего зуба 13 одновременно наклонена под углом | к радиус-вектору /,, проведенному из вершины скалывающего зуба NI на ось вращени  ножа О и к продольной плоскости симметрии ножа под углом б, то отрезанные элементы стружки принудительно поворачиваютс  на 90° в такое положение при котором волокна древесины располагаютс  параллельно продольной плоскости симметрии ножа, вдоль одной из внутренних плоскостей пластин 1 и 2. Направление движени  волокон древесины (стружки) обозначено позицией 25. Один из режущих зубьев 5, например, зуб 26 произведет торцевое резание на участке 27. Противолежащий

зуб 28 аналогичным образом перережет волокна на участке 29. Отколотые частицы (стружки) 30 передней гранью 15 строгающего зуба 13 проталкиваютс  от периферийной части ножа к его центральной части,

а затем через окна 8 наружу.

Наименьшее рассто ние между пластинами 1 и 2 прин то такой величины, чтобы не было заклинивани  стружки в пространстве между этими пластинами. Это условие соблюдаетс , если толщина стружки 30 с

учетом ее упругого восстановлени  меньше, чем рассто ние Ь между внутренними плоскост ми 21 и 22 пластин 1 и 2.

Если стружку толщиной Uc R -R -i по„ вернуть скалывающим зубом на 90°, то своей толщиной она заполн ет пространство между пластинами 1 и 2. В действительности толщина стружки больше на величину упругого восстановлени  плоскостей скалывани  стружки кромками 16 двух смежных ска5 лывающих зубьев 13, т. е. на величину 2Uy. Таким образом, рассто ние Ь между пластинами 1 и 2 принимаетс  равным или большим чем величина . Соблюдение этого услови  позвол ет стружке 30, направленной своими волокнами вдоль плас° тин 1 и 2, свободно проходить между ними в направлении, показанном стрелкой 25. При дальнейшем повороте ножа под действием напора последующих откалываемых частиц предшествующие элементы стружки выталкиваютс  в окна 8.

5

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Нож дл  силового резани  древесины, содержащий режущую пластину и соединен0 ный с ней скалывающий зуб, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  усилий резани  нож оборудован дополнительной режущей пластиной, параллельной первой, зубь  обеих пластин расположены зеркально друг другу, а между режущими пластинами вы5 полнены дополнительные скалывающие зубь , при этом передн   грань скалывающих зубьев расположена к режущим пластинам под углом 10-45°.

   I 3

   Фиг /

   Т

   . & 23

   .

   М

   (псьернуто)

   9 Ь, 2

   Ич