ПРОФ. ДЕШЕВОЙ М. А.
ТЕОРИЯ РЕЗЙНИЯ ДРЕВЕСИНЫ.1
СУЩНОСТЬ И ЗНАЧЕНИЕ ВОПРОСА
В задачу теории резания входит всестороннее освещение явлений,
сопровождающих процесс резания, надлежащая оценка связанных
с ним факторов и вывод аналитических зависимостей между характеризующими
его величинами, зависимостей, позволяющих в
каждом частном случае оценить с возможно большим приближением
к действительности величины усилий, развиваемых при
резании, и количество затрачиваемой на него энергии.
В настоящее время при оценке указанных факторов пользуются
формулами, данными Фишером 2 и несколько переработанными
Денфером,3 формулами, полученными на основании результатов
опытов, произведенных над резанием различных пород Гарт игом.
Исходным положением в этих формулах является предположение,
что усилие резания пропорционально площади поперечного сечения
снимаемой резцом стружки, а расход энергии пропорционален
объему превращенного резцом в стружку за данный промежуток
времени материала. Это же предположение базируется на рассуждениях,
аналогичных тем, которые приведены с достаточной подробностью
в книге „Технология дерева" В. А. Малышева и
А. П. Гавриленко, 1904 г., и которые обоснованы на данных
опытов над резанием древесины, произведенных в 1870 г. проф.
И. Тиме. *
Тиме производились в сущности только с резцами, у которых
/_ $ = 45° или был близок к нему, отчего если они и могут быть
использованы, то только для аналогичных случаев. Затем, если еще
и можно при резании в торец мириться с пропорциональностью
срезающего элемент стружки усилия площади поперечного сечения
стружки, то логически это совершенно не обосновывается
для случаев резания продольного и поперечного. Дальше, если
остановиться на влиянии в процессе резания угла [i, а оно несомненно,
то, имея в виду, что усилие резания принимается пропорциональным
tgp, пришлось бы признать, что при [3 = 90° это усилие
Эти опыты, однако, далеко несовершенны. Во-первых, опыты
schinen. 1901. Berlin.
1*
логии дерева, печатаемой издательством Кубу к в Ленинграде.
' Hermann Fischer, Die Werkzeugmaschinen, II Band. Die Holzbearbeitungsma1
Настоящий очерк является главой из работы автора по механической техно3
Денфер, Машины для обработки дерева. Рига, 1905 и 1907 гг.
* Сопротивление металлов и дерева резанию. И. Тиме, С.-Петербург, 1870 г.
3
Стр.3
становится бесконечно большим, что является явной нелепостью;
в инструментах же резцы с такими углами и даже большими 90
встречаются (напр. в некоторых фрезах, а также в пилах продольных—
при боковых кромках зубцов и в пилах поперечных — при
коротких кромках) и работают при наличии не чрезмерных, а нормальных
усилий; невероятно также предположение, что давление
передней грани резца на стружку распределено равномерно по соприкасающейся
с древесиной площадке этой грани, как то отмечено,
напр., у В. А. Малышева и А. П. Га в р и л е н к о, и не отвечает
действительности предположение проф. Тиме, что усилие резания
возрастает пропорционально величине внедрения резца в толщу
древесины. Наконец, в процессе резания мы имеем ряд побочных
влияний, которые аналитически нигде никак не оценены. Этот
пробел желательно восполнить и дать если и не исчерпывающее
разрешение вопроса, в смысле полного согласования теории с практикой,
то хотя бы наметить более правильный путь для его исследования.
Попытка осуществить это и сделана в последующем.
КОЭФФИЦИЕНТЫ КРЕПОСТИ ДРЕВЕСИНЫ
левать резцу в процессе резания, является сопротивление элементов
древесины разрушению в том или ином направлении, то эти
сопротивления, характеризующиеся величиной коэффициентов крепости,
и должны быть положены в основу при исследовании.
Твердых норм для указанных коэффициентов нет. Данные различных
исследователей колеблются в весьма широких пределах, и потому
приходится воспользоваться некоторыми средними значениями
коэффициентов крепости. В наиболее компактном и полном виде
эти коэффициенты даны F. Voigt/ом в его статье „Die Holzbearbeitungsmaschinen",
которыми мы поэтому в дальнейшем и будем
пользоваться.
Так как основным сопротивлением, которое приходится преодоОбозначим
через:
Ксж II — коэффициент крепости древесины на сжатие вдоль волокон.
/<хж_]_—коэффициент
крепости древесины на сжатие (смятие) в
направлении, перпендикулярном к волокнам.
Кск || —коэффициент скалывания древесины вдоль волокон, т. е.
в направлении, им параллельном (продольное скалывание).
Таблица
1.
Пород ы
Лиственница
Красный бук
Дуб . . .
Ясень . • •
Акаиия . .
Орех ... .
Ель ... .
Пихта . . .
Сосна
АСЖ ||
3,9
2,5
2,8
3
Кх
сж_[_
4,25
4,09
4,76
7,7
6,38
0,36
0,55
0,5
0,5
1,32
1,65
1,24
1.86
2,1
я™ ||
0,49
0,36
0,37
0,43
0,84
0,59
0,8
0,7
1,27
Кск± KCK-W
2,73
2,19
2,1
2,47
2,9
2,7
3,45
3,0
5,46
0,63
0,67
0,61
0,72
0,85
0,75
1,23
1,08
1,98
Крс ||
13,45
9,45
12,59
10,3
7.5
7,9
9
И.1
20,2
: Крс±_
0,7
1,2
0,95
1,0
1,0
1,3
Для древесины с различным содержанием влажности вводится
поправочный коэффициент т, доставляемый таблицей 2.
тя=0,48 до 0,6 для сплавного леса,
тя = 0,6 до 0,75 для свежесрубленного дерева,
от = 0,72 до 0,95 для полусухого дерева,
т = 0,85 до 1,05 для воздушно сухого дерева,
тя = 0,95 до 1,15 для совершенно сухого дерева.
Таблица 2.
Приведенные в таблице 1 значения относятся к сухому дереву.
0,45
0,5
0,5
из имеющихся различных опытных данных.
Значения коэффициентов крепости мы находим еще у I. Н. FlatТаблица
3.
Пород ы
Пихта . • .
Ель . . . .
Сосна . • .
Лиственница
Красный бук
Дуб .. .
Ясень . . •
/Сек _]_ — коэффициент скалывания древесины в направлении, перпендикулярном
к волокнам (скалывание в торец).
Кск 4f — коэффициент скалывания древесины в плоскости волокон,
в направлении, к ним перпендикулярном (поперечное скалывание).
.
Аиз
_Ц Кс.
5,00
5,60
6,00
6,00
6,50
6,00
6,70
3,17
2,57
2,80
3,00
3,72
3,77
4,10
Ясж
0,35
0,53
0,48
0,48
1,27
1,50
1,19
Яс
0,52
0,55
0,53
0,69
0,85
1,10
1.14
Яск J Кр
2,62
2,40
2,35
2,59
2,85
2,85
2,23
Крс _|_ — коэффициент крепости древесины на растяжение силой,
направленной перпендикулярно к волокнам.
Крс || —коэффициент крепости древесины на растяжение силой,
направленной вдоль волокон.
Все коэффициенты выражены в кг!мм" и приведены в табл. 1.
4
т = 0,54 для сплавного леса,
т = 0,67 для свежесрубленного дерева,
7П = 0,83 для полусухого дерева,
т = 1,00 для воздушно сухого дерева,
ж = 1,05 для искусственно высушенного дерева.
8,50
6,80
6,80
8,40
9,00
9,10
9,50
Ks
PC .
1,30
1,251,35
1,48
1,50
1,50
1,66
Таблица
4.
Значениями /СРс_!_ таблица 1 дополнена нами; они взяты, как средние,
sen е г'а в его книге „Handbuch des Sagebetriebes", 1929 г. Эти коэффициенты
в кг/мм* приведены в таблицах 3 и 4.
изгибе силою, перпендикулярною к направлению волокон древесины.
Как видно, таблицы 1 и 3, а также 2 и 4 дают разные значения
для одних и тех же пород, и большая разница имеет место для Крс J_
В таблице 3 через /Сиз_1_ обозначен коэффициент крепости при
5
Стр.4