alati za obradu drveta - predavanje 5

7/26/2019 Alati Za Obradu Drveta - Predavanje 5

1/32

Budui da drvo ima tri osnovna meusobno okomita smjera ukojima se fizikalna i mehanika svojstva razlikuju, neki gasmatraju ortotropnim a ne anizotropnim materijalom.

Osim razliitosti grae u razliitim smjerovima, kod drveta se

oituje i slojevitost. Slojevitost drveta zavisi o nainu godinjegprirasta, i to kao rano proljetno i kasno jesenje drvo. Zbog

razliitog prirasta tokom proljetnog odnosno jesenjegrazdoblja fizikalna i mehanika svojstva drveta se razlikuju i

unutar jednog goda. 1


2/32

Razlike u pogledu fizikalnih i mehanikih svojstava u razliitimsmjerovima te unutar istog goda imaju za posljedicu veoma

razliite otpore pri rezanju. Zbog toga je neophodno definisatipojedine smjerove kretanja reznog brida s obzirom na smijer

drvnih vlakanaca te na smjer toka godova.

Openito postoje tri osnovna smjera kretanja reznog brida, triprelazna ijedan opti smjer. Tri osnovna smjera reznog brida

ujedno su i najjednostavniji smjerovi rezanja.

a - tangenijalni, b popreni , c uzduni

2


3/32

Pri odreivanju smjera rezanja kao osnova se uzima smjerdrvnih vlakanaca. Smjer brzine rezanja, poloaj glavnog reznogbrida te poloaj ravni rezanja prema smjeru drvnih vlakanaca

odreuju sve osnovne i sve prelazne smjerove rezanja te optismjer rezanja.

Ugao koji vektor brzine zatvara sa smjerom drvnih vlakanaca

oznaavamo sa .

Ugao koji glavni rezni brid zatvara sa drvnim vlakancimaoznaavamo sa , a ugao koji ravan rezanja zatvara sa drvnimvlakancima .

Karakteristino za sva tri osnovna smjera rezanja je da su

vrijednosti uglova , i uvjek jednaki /2 ili nula.

v

b

r

v b r

3


4/32

Tangencijalni smjer rezanja

Kod ovog smjera rezanja, glavni rezni brid je paralelan sa

smjerom drvnih vlakanaca te se moe kazati da je , (sl. a).

Smjer napredovanja glavnog reznog brida okomit je na smjer

vlakanaca pa je .

Ravan rezanja je paralelna s drvnim vlakancima pa je .

a) b)

vrstoa meu drvnim vlakancima je u ovom smjeru najmanja.

Stoga se estice pri rezanju lako odvajaju pa je i otpor rezanjumalen. Osim toga, odvojena estica se lako razdvaja na manjeelemente. Njen oblik za ovaj smjer rezanja je prikazan na sl. b).

Svi smjerovi imaju uobiajene znakove. Tako tangencijalni rez seuobiajeno oznaava .

0b

2/ v

0r

4


5/32

Popreni smjer rezanja

Glavni rezni brid je okomit na smjer drvnih vlakanaca ( )

Smjer kretanja glavnog reznog brida je okomit na smjer drvnihvlakanaca pa je .

Ravan rezanja je okomita na smjer drvnih vlakanaca tako da je

i . Oblik odvojene estice koji pri tome nastaje je

prikazan na slijedeoj slici.

Uobiajeni znak za ovaj smjer rezanja je . Za razliku od tangencijalnog reza gdje nastaje svinuta

strugotina kod poprenog reza nastaju sitno lomljeneodvojene estice.

2/ b

2/ v

2/ r

5


6/32

Poto zapone rezanje drvnih vlakanaca u poprenom smjeru,prednja ploha smino optereuje vezu meu drvnimvlakancima, a kako je smina vrstoa u tom smjeru veoma

mala, odvojene estice se lome u veoma sitne elemente. U tom smjeru rezanja rezni brid presjeca vlakanca, a ispod

stranje strane redovito ostaju kratke pukotine.

Pri ovom smjeru rezanja pojavljuju se najvei otpori.

6


7/32

Uzduni smjer rezanja

Posmatrajui uglove koji odreuju osnovne smjerove rezanja

moe se zakljuiti da je kod uzdunog rezanja rezni brid okmitna smjer drvnih vlakanaca, ali je smjer kretanja jednak smjerudrvnih vlakanaca.

Vrijednost ugla a vrijednost ugla .

Ravan rezanja takoer je paralelna s drvnim vlakancima pa je. Uz ovakav osnovni smjer rezanja, otpori rezanja su

manji od otpora rezanja pri poprenom rezu, ali su vei odonih pri tangencijalnom rezu. Odvojena estica moe imatirazliite oblike; od dugih neprekinutih do kratkih lomljenih.

Oblik odvojene estice najvie zavisi o dva uticajna parametra:o debljini odvajane estice si o uglu rezanja . Uz jako maledebljine odvajanih estica nastaju dugake kovrave,neprekinute odvojene estice.

2/ b

0v

0r

7


8/32

Isto tako neprekinute odvojene estice nastaju uz male ugloverezanja. Dva osnovna oblika odvojene estice pri uzdunomrezu su prikazani na slikama:

Do odreene debljine odvojene estice za njen oblik jepresudan omjer izmeu debljine i ugla rezanja s/. Za malevrijednosti tog omjera stvarae se due neprekinute odvojene

estice, a za vee vrijednosti kratke i izlomljene. Uobiajeni znak za ovaj smjer rezanja je II.

8


9/32

Prelazni smjerovi rezanja

Uz tri osnovna smjera rezanja postoje i tri prelazna smjerarezanja. Prelazni smjerovi rezanja nastaju promjenom

vrijednosti osnovnih uglova. Kada jedan od osnovnih uglova ima vrijednost razliitu od nule

ili /2, onda se pojavljuje prelazni smjer rezanja.

Nazivi prelaznih smjerova rezanja: Tangencijalno-popreni

Uzduno-popreni

Uzduno-tangencijalni

9


10/32

Tangencijalno-popreni smjer rezanja

Ovaj smjer rezanja je prikazan na slici a. Uobiajeni znak zaovaj smjer rezanja je - . Ovaj rez nastaje postavljenjem

glavnog reznog brida prema smjeru drvnih vlakanaca pod

uglom veim od nule a manjim od /2. Prema tome na osnovivrijednosti prije spomenutih osnovnih uglova za ovaj rez bievrijednosti ugla izmeu 0 i /2 odnosno:

Smjer kretanja glavnog reznog brida okomit je na smjer drvnihvlakanaca pa je ugao . Ugao koji ravan rezanja zatvara

sa smjerom drvnih vlakanaca jednak je uglu odnosno:

Na osnovu vrijednosti uglova moe se zakljuiti da e priovakvom prelaznom smjeru rezanja uslovi rezanja biti bliiuslovima poprenog reza to je blie vrijednosti /2odnosno blii tangencijalnom rezu to je blie 0.

b 2/0

b

2/ v

b

2/0 r

b

b

10


11/32

Popreno-uzduni smjer rezanja

Pri ovakvom prelaznom smjeru rezanja bie ugao koji glavnirezni brid zatvara sa smjerom drvnih vlakanaca , a

ugao koji zatvara vektor brzine rezanja sa smjerom drvnih

vlakanaca vei od 0 a manji od /2, odnosno:

Isto vrijedi i za ugao koji ravan rezanja zatvera sa smjerom

drvnih vlakanaca:

Uobiajeni znak za ovaj smjer rezanja je - II.

11

2/ b

2/0 v

2/0 r


12/32

Uzduno tangencijalni smjer rezanja

Ovaj prelazni smjer rezanja je prikazan na slici.

Karakteriziraju ga slijedee vrijednosti osnovnih uglova razanja;

ugao koji rezni brid zatvara sa smjerom drvnih vlakanaca manji jeod /2, a vei od 0, odnosno:

Ugao koji smjer brzine kretanja otrice zatvara s vlakancima

jednak je uglu , odnosno:

Ugao koji ravan rezanja zatvara sa smjerom drvnih vlakanaca

jednak je 0, a . Uobiajeni znak za ovaj smjer kretanja je -II12

2/0 b

b

2/0 v

0r


13/32

Opti (kombinovani) smjer rezanja

Sva tri karakteristina ugla su unutar granica 0 i /2:

Ovaj smjer rezanja se oznaava - - II, a naziva se jo i

tangencijalno-popreno-uzduni smjer rezanja. Pri opisu svihtriju osnovnih smjerova i sva tri prelazna smjera te optegsmjera, podrazumjevalo se da se ravan rezanja, ploha rezanja

i obraena plohapodudaraju. U mnogo sluajeva obrade alatse kree kruno ili po nekoj krivoj u prostoru. Pri tome sesmjer rezanja neprestano mjenja. U svakoj taki po itavojduini zahvatnog luka karakteristini uglovi kojimaodreujemo smjer rezanja su razliiti.

13

2/0 b

2/0 v

2/0 r


14/32

Da bi se pojednostavila razmatranja smjerova rezanja, za takvesluajeve je uveden pojam uslovni ugao rezanja , koji je vrloznaajan za odreivanje uslova rezanja.

Radi boljeg razumjevanja ovakvih sluajeva razmotrit e sezahvat reznog brida kruna pile i zahvat reznog brida privaljkastom glodanju.

Zahvat reznog brida pri rezanju krunom pilom je prikazan:

Kako je na slici vidljivo, zahvat reznog brida zapoinje pri ugluzahvata , a zavrava . Zahvat traje dok rezni brid ne preeugao zahvata . Veliina ugla zavisi od vie faktora. Na osnovuslike moe se napisati:

14

1

2

12


15/32

Gdje je hsvisina radnog stola od ose rotacije radnog vretena

(mm), h visina obradka (mm), a R radijus alata (krune pile)(mm).

Isto tako je:

U teoriji rezanja je uveden uslovni ugao oznaen sa (srednjiugao zahvata) za koji vrijedi:

Odnosno:

Pa je:

15

R

hhs

1cos

R

hs

2cos

sr

2/1 sr

2

12

1

sr

2/)( 21 sr


16/32

Ako smjer drvnih vlakanaca nije paralelan s poloajem naleneplohe, onda srednjem uglu zahvata , treba dodati ili

oduzeti ugao izmeu drvnih vlakanaca i nalene plohe.

Pri rezanju drveta obodnim glodanjem ili valjkastim

glodanjem stvari se donekle razlikuju u odnosu na rezanje

krunom pilom. ematski prikaz zahvata rezne otrice privaljkastom goldanju je prikazan na slici.

Zahvat poinje pri uglu , a traje dok rezni brid ne preeugao . Na osnovu slike moe se napisati:

16

sr

0

R

h

R

hR

1cos


17/32

Gdje je Rradijus valjkastog glodala (mm), a hvisina dodatka

za obradu (mm).

Ponovo uvodimo uslovni ugao koji je jednak polovici ugla

zahvata reznog brida:

Kao i pri rezanju krunom pilom, ako smjer drvnih vlakanacanije paralelan s obraivanom plohom (sa smjerom pomonogodnosno pominog kretanja obradka) treba srednjem ugluzahvata dodati odnosno oduzeti ugao izmeu drvnihvlakanaca i obraivane plohe.

17

2/ sr


18/32

Optereenje elemenata otrice pri rezanju

Pri opisu pojedinih smjerova rezanja reeno je da se otporirezanja mjenjaju s promjenom smjera rezanja.

Otpori koji se pri rezanju pojavljuju savladavaju se elementima

otrice. Pritom je optereenje pojedinih elemanta otricerazliito.

Radi pojednostavljenja posmatraemo otvoreni rez.

Pojednostavljen prikaz pritiska na otricu na osnovueksperimenata na uzorcima od brezovine(Zolotarev). Na

uzorcima je bila iscrtana mrea sa razmakom meu linijamaod 0,26mm.

Uzorci su rezani u tri osnovna smjera rezanja otricom kodkoje je u jednom sluaju bio ugao rezanja =40, a u drugomsluaju je iznosio =77.

18


19/32

Poloaj linija na mrei nakon nailaska otrice u tangencijalnomsmjeruje prikazan na slijedeim slikama:

Na slici je oita pojava deformacije drveta na prednjoj plohi ina samom reznom bridu.

Kod manjeg ugla rezanja najvee deformacije su vidljive nasredini dodirne povrine prednje plohe i odvojene estice, asmanjuju se prema reznom bridu i prema taki prednje plohedo koje je otrica ula u drvo.

S poveanjem ugla rezanja mjesto najveih deformacija sepomie prema reznom bridu.

19


20/32

Na slijedeim slikama su prikazane deformacije na istomematerijalu s istim uglovima, ali za uzduni smjer rezanja:

Na osnovu vidljivih deformacija nastalih rezanjem drveta u

uzdunom smjeru moe se uoiti da se koncentriu na

prednjoj plohi bez vidljivih deformacija ispred reznog brida iispod stranje plohe.

S porastom ugla rezanja mjesto najveih deformacija serazmjeta prema reznom bridu kao kod tangencijalnog reza.

20


21/32

Popreni smjer rezanjaprikazan je na slici ispod.

Na slici je vidljivo da se kod poprenog smjera deformacijepojavljuju na prednjoj plohi, ispred reznog brida i ispod

staranje plohe.

Deformacije u drvetu pri rezanju u poprenom smjeru

koncentrisane su oko reznog brida, to se posebno uoava priveoj vrijednosti ugla rezanja.

Isto tako se moe uoiti da se drvo kod ovog smjera rezanjaispod stranje plohe raslojava, te se stvaraju pukotine u

smjeru drvnih vlakanaca. 21


22/32

Sile na otrici

Dosad je utvreno da se pri prodiranju otrice u drvo javljajuotpori manjeg ili veeg intenziteta. Veliina otpora koji e se

pojaviti pri rezanju zavisi o mnotvu faktora. Utvrdili smo da jeprednja ploha izloena veim ili manjim pritiscima odvojeneestice obraivanog materijalapotisnutog ispred otrice unjezinom prodiranju, a na stranju plohu po povrini dodira sa

stlaenom plohom rezanja djeluje pritisak stlaenogmaterijala obrade. Sveukupna naprezanja na otrici se mogukvalitativno predoiti kao na slici:

22


23/32

Radi boljeg razumjevanja procesa cijelo se podruje dodirnogpritiska na otrici dijeli u tri dijela. Prvi je odreen takama122 i predstavlja zonu pritiska na stranju plohu otrice. Drugi

dio je omeen takama 334 i odreuje zonu pritiskaobraivanog materijala (odvojene estice) na prednju stranuotrice. Konano tree podruje je podruje pritiska na samrezni brid, a omeeno je takama 2233.

23


24/32

Zona pritiska na stranju plohu prikazana je na slici:

Razumljivo je da se pritisak na stranju plohu moenadomjestiti jednom silom odreenog smjera i intenziteta FL.

Budui da je sila FLrezultantna sila jedininih normalnih sila nastranju plohu otrice, to e i ona biti okomita na stranjuplohu. Uz naznaeni smjer kretanja otrice brzinom v, doi edo trenja izmeu plohe rezanja i stranje plohe alata.

24


25/32

Sila trenja koja se pritom pojavljuje oznaena je sa FtL. Njenavrijednost jednaka je umnoku normalne sile FLi faktora trenja

Lizmeu obraivanog materijala i stranje strane alata.

Rezultanta tih dviju sila je ukupna sila na stranjoj strani otriceFRL.

Korisnim e se pokazati ukupnu silu na stranjoj strani otricerastaviti na dvije komponente i to na pravac kretanja rezneotriceFLrte okomito na smjer kretanja FLo.

25

LLtL FF


26/32

Zona pritiska na prednjoj plohi otrice moe se analizirati naisti nain kao to je to uinjeno na stranjoj strani alata. Zonapritiska na prednjoj plohi je prikazana na slici:

Pritisak na prednjoj plohi otrice takoe se moe zamjenitijednom silom odreenog smjera i intenziteta FP. Sila FPkojomse nadomjestio pritisak odvajane estice na prednju plohu,takoer je okomita na prednju plohu. Budui da se otricakree brzinom vu naznaenom smjeru, to e se izmeuodvajane estice i prednje strane otrice pojaviti sila trenjaoznaena na slici kao FtP.

26


27/32

Sila trenja na prednjoj strani alata jednaka je umnokunormalne sile FPi faktora trenja Pizmeu odvajane estice iprednje strane otrice.

Rezultanta tih dviju sila bie ukupna sila na prednjoj straniotrice FRP. Isto e se pokazati korisnim rastaviti ukupnu silu naprednjoj strani na dvije komponente; jednu silu na prednjoj

strani kretanja otrice FPri drugu komponentu okomito nasmjer kretanja otrice FPo.

27

PPtP FF


28/32

Zona pritiska na rezni brid prikazana je na slici:

Budui da rezanje zapoinje na najistaknutijoj taki raznog brida,oito je da e se na itavoj zakrivljenoj plohi koja predstavljarealni rezni brid, s daljnjim napredovanjem otrice pojaviti trenjes jedne strane odvajane estice i reznog brida, a sa druge straneplohe rezanja i reznog brida. Sile trenja e na svakoj izvodnicireznog brida imati drugaiji smjer i drugaiji intenzitet. Stoga jenemogue govoriti samo o ukupnoj sili trenja, ve bi bilo boljegovoriti o jedininoj sili trenjakojoj bi vrijednost u odreenojtaki posmatranja bila jednaka umnoku pritiska u toj taki i

faktora trenja izmeu obraivanog materijala i reznog brida. 28


29/32

Za analizu sila na reznoj otrici koja je ovdje potrebnaprihvatie se ukupna sila na reznom bridu FBkao rezultantnasila svih jedininih normalnih sila i svih jedininih sila trenja.

Rezultantna sila na reznom bridu se rastavlja na dvijekomponente: na pravac brzine rezanja FBri okomito na smjer

kretanja otrice.

Ukupna sila na pravcu brzine rezanja jednaka je algebarskom

zbroju komponenata:Fr=FLr+FPr+FBr

i naziva se sila rezanja ili glavna sila rezanja.

Ukupna sila okomita na smjer kretanja reznog brida bie:

Fo=FLo+FPo+FBo

naziva se odrivna sila.

29


30/32

Oekivati je da e se osim sile rezanja i odrivne sile na otricipojaviti i sila okomita na ravan u kojoj smo do sada vrilipromatranja.

Veliina te sile je uglavnom povezana sa veliinom prislonogugla glavnog reznog brida . Nazivamo je bona sila ioznaavamo sa Fb.

Sveukupna sila na otrici u otvorenom rezu je jednaka

vektorskom zbroju sile rezanja, odrivne sile i bone sile.

30


31/32

Kod zatvorenog reza se nee nita bitno promjeniti.

Sile koje e se pojaviti na bonim reznim bridovima i nabonim plohama mogu se razmatrati na identaian nain kao i

sile na glavnom reznom bridu i na stranjoj plohi. Potrebno jesamo zamisliti boni rezni brid kao glavni rezni brid, a ostaligeometrijski elementi sami po sebi dobivaju uloge kakve su

opisane pri analizi otvorenog reza.

Primjerice, prednji ugao postaje prisloni ugao reznog brida, abona ploha postaje stranjom plohom.

Treba naglasiti da e kod bonih reznih bridova u zahvatuodrivna sila biti stvarno komponenta ukupne bone sile, doke bona sila biti komponenta ukupne odrivne sila.

31


32/32

U ovim razmatranjima nisu u potpunosti uzeta u obzir svojstva

drveta, ovisnost otpora rezanja o smjeru rezanja te neke

druge osobenosti vezane za rezanje drveta.

Izloenu analizu sila na otrici treba uzeti kao srednjuvrijednostpri malim brzinama rezanja.

Pri veim brzinama rezanja kad je brzina vea od brzinestvaranja pukotine u drvetu, provedena se razmatranja mogu

prihvatiti kao reprezentativna.

Pri malim brzinama valja samo radi upoznavanja stvarnog toka

rezanja posmatrati tri osnovna smjera rezanja.

Radi se o sluajevime kad je brzina rezanja manja od brzine

nastajanja pukotine u drvetu.

32

alati za obradu drveta - predavanje 5

Documents