Bài giảng nguyên lý cắt gọt gỗ : Lý luận chung quá trình cắt gỗ part 6 potx

- Phương pháp đo lực cắt Thường dùng máy cảm ứng động lực cắt gọt . Yêu cầu cơ bản của máy cảm ứng này gồm: (1) độ nhạy cao; (2) tính cứng tĩnh và tính cứng động khá cao; (3) khi xác định các phân lực ít bị ảnh hưởng lẫn nhau; (4) độ tuyến tính cao; (5) tính ổn định khá tốt khi thời gian, nhiệt độ và độ ẩm thay đổi. Thiết bị đo dùng miếng cảm ứng điện trở Nguyên lí đo: sử dụng miếng cảm ứng điện trở, căn cứ vào sự thay đổi của lực làm cho điện trở miếng cảm ứng thay đổi, sử dụng mạch điện tử kín xác định. 1.4.4. Phương pháp xác định lực, công trong quá trình cắt Cảm biến: cảm biến điện trở tiếp xúc, cảm biến điện trở biến dạng, cảm biến điện tích… - Tính toán lực cắt, công suất cắt + Tính lực cắt Lực cắt gọt phân giải thành: phân lực song song với vận tốc cắt gọt, tức lực tiếp tuyến - P; phân lực vuông góc với vận tốc cắt gọt tức lực pháp tuyến - Q Nếu đã biết tỷ suất lực cắt K ( lực cắt đơn vị), lực tiếp tuyến có thể theo công thức sau để tính toán: P = K.a.b Thực tế hay ứng dụng hai phương pháp: * Tính theo lí thuyết dựa vào khái niệm lực học và tính toán, phương pháp này phức tạp, nhiều hệ số… * Phương pháp thực nghiệm: thông qua giá trị tỷ suất lực cắt, xem xét đến các nhân tố ảnh hưởng, và tổng kết trên cơ sở thực nghiệm. Tích của lực cắt gọt và vận tốc cắt gọt gọi là công suất cắt - Nc Nc = P.V (kW) Trong đó: P – lực tiếp tuyến (N); V – vận tốc cắt gọt (m/s) + Tính công suất cắt 1.5. Hiện tượng lí hóa trong quá trình cắt gọt gỗ 1.5.1. Hiện tượng nhiệt trong cắt gọt - Hiện tượng phát nhiệt trong cắt gọt Khu vực sinh nhiệt trong cắt gọt gỗ (a) phoi (b) công cụ cắt (c) bề mặt đã gia công 1- vùng biến dạng dẻo; 2- mặt ma sát giữa mặt trước dao và phoi; 3- mặt ma sát giữa mặt sau dao và mặt gia công Nhiệt cắt gọt phat sinh tai: khu vực biến dạng dẻo tren phoi phia trước lưỡi cắt, khu vực ma sat giữa phoi với mặt trước, khu vực ma sât giữa sau và phoi Khi gia công kim loại, năng lượng tieu hao chủ yếu là cắt biến dạng ước khoảng 70%, khi cắt gọt gỗ ma sat trên mặt trước dao sinh nhiệt là chủ yếu. Năng lượng tiêu hao trong cắt gọt ngoài năng lượng tiêu hao do gia công bề mặt và phoi thì phần lớn chuyển thành dạng nhiệt. Chúng ta gọi năng lượng trong cắt gọt chuyển hóa thành nhiệt là nhiệt cắt gọt (heat of cutting). Nhiệt cắt gọt làm cho nhiệt độ công cụ cắt, phoi và bề mặt gia công tăng lên - Phương trình cân bằng nhiệt lượng: Qđ + Qt + Qm + Qp = Qk + Qc + Qph + Qg Qđ- nhiệt lượng toả ra do biến dạng đàn hồi của gỗ, dao Qt- nhiệt lượng toả ra do biến dạng dẻo của vật cắt; Qm- nhiệt lượng toả ra do ma sát; Qp- nhiệt lượng toả ra do sự phân tách các phần tử Qk- nhiệt lượng toả ra ngoài không khí Qc- nhiệt lượng toả ra làm nóng công cụ; Qph- nhiệt lượng toả ra làm nóng phoi Qg- nhiệt lượng toả ra làm nóng gỗ Nhiệt sinh ra trong quá trình gia công thường có hại, làm cho công cụ giảm độ cứng vững, mòn và cháy - Nhiệt độ công cụ cắt a. Nguyên nhân gia tăng nhiệt độ công cụ cắt Khi công cụ cắt cắt gọt, bộ phận tiếp xúc giữa phoi và răng cắt với phôi sinh nhiệt ma sát, đồng thời nhiệt lượng của đầu răng dựa vào hình thức truyên dẫn mà khuyếch tán nhiệt lượng ra toàn bộ lưỡi cắt và thân công cụ cắt Trong cắt gọt gỗ, ma sát của bề mặt công cụ cắt là nguồn chủ yếu sinh ra nhiệt, vì hệ số truyền nhiệt của gỗ so với công cụ cắt kim loại nhỏ hơn nhiều, do đó nhiệt lượng truyền vào công cụ cắt lớn hơn nhiều so với khi cắt gọt kim loại. Phân bố nhiệt theo chiều bán kính trên mũi khoan (Mũi khoan chuôi thẳng đường kính 13mm, loại gỗ thí nghiệm là gỗ Sồi, tốc độ quay trục chấu 1248vòng/phút, tốc độ đẩy phôi 0,117mm/vòng) Nhân tố ảnh hưởng lớn nhất đến nhiệt độ công cụ cắt là lượng nhiệt sinh ra trong hệ thống cắt gọt trong một đơn vị thời gian, lượng nhiệt sinh ra có quan hệ tuyến tính với công suất cắt gọt (cutting power). Tức lực cắt gọt và vận tốc cắt càng lớn nhiệt độ công cụ cắt càng cao. Nhưng cho dù lực cắt gọt giống nhau, căn cứ các điều kiện như: góc cắt, góc sau, loại hình cắt gọt, trạng thái hao mòn lưỡi cắt, công cụ cắt và phoi cùng với trạng thái tiếp xúc của bề mặt gia công khác nhau, thì phân bố nhiệt độ của vùng gần lưỡi cắt cũng khác nhau. Tuy lực cắt trong cắt gọt gỗ nhỏ, nhưng vận tốc cắt cao, công suất cắt gọt so với cắt gọt kim loại cơ bản tương đồng hoặc cao hơn, do đó cắt gọt gỗ cũng có thể sinh ra nhiệt cắt gọt giống với cắt gọt kim loại. - Xác định nhiệt độ công cụ cắt Do vận tốc cắt gọt gỗ rất lớn, hơn nữa vị trí gia tăng nhiệt rõ rệt chỉ phát sinh ở khu vực rất nhỏ trên lưỡi dao, mà gỗ đã sấy là một vật cách nhiệt, trong cắt gọt kim loại thông thường sử dụng phương pháp nhiệt độ mặt tiếp xúc giữa công cụ cắt và phoi để xác định nhiệt độ cắt gọt, như phương pháp cặp nhiệt điện công cụ cắt - phôi (tool – work thermocouple), trong cắt gọt gỗ thì không thể sử dụng được phương pháp này, do đó rất khó xác định trực tiếp nhiệt độ của mỗi điểm trên công cụ cắt, đặc biệt là nhiệt độ trên lưỡi cắt. Xác định nhiệt độ công cụ cắt thông thường đưa cặp nhiệt điện (thermocouple), dán hoặc hàn miếng cảm ứng nhiệt điện trở (resitance temperature sensor) lên trên công cụ cắt tiến hành xác định. Phương pháp này tuy đơn giản, nhưng khi tiến hành đo đếm cần cho công cụ cắt ngừng chuyển động, muốn đo được nhiệt độ công cụ cắt và lưỡi cắt là rất khó khăn. Lợi dụng máy đo nhiệt độ phóng xạ (radiation thermometer), dùng nhiệt lượng của vật thể phát xạ để xác định nhiệt độ vật thể có thể xác định được nhiệt độ công cụ cắt thông qua phương thức tiếp xúc ở vùng nhiệt độ không bị nhiễu. Như máy đo nhiệt độ bằng tia hồng ngoại có thể đạt được kết quả rất nhanh, chính xác. Trong cắt gọt gỗ, nhiệt độ lưỡi cắt dự đoán có thể đạt đến 500 o C, nhưng dưới những điều kiện khác nhau thì nhiệt độ công cụ cắt có thể đạt đến bao nhiêu trước mắt vẫn chưa rõ ràng. Về phương diện này lí luận phân tích và nghiên cứu thực nghiệm cần phải tiến thêm một bước, so sánh hình thái và thành phần bề mặt của công cụ cắt bằng kim loại cứng khi cắt ván MDF với hợp kim cứng xử lý ở nhiệt độ cao có thể dự đoán được nhiệt độ bề mặt công cụ cắt khi cắt ván MDF lên đến 1000oC, thậm chí cao hơn. - Nhân tố ảnh hưởng đến nhiệt độ công cụ cắt Nhân tố ảnh hưởng lớn nhất đến nhiệt độ công cụ cắt là lượng nhiệt sinh ra trong cắt gọt trong một đơn vị thời gian, lượng nhiệt sinh ra có quan hệ tuyến tính với công suất cắt gọt . Tức lực cắt gọt và vận tốc cắt càng lớn nhiệt độ công cụ cắt càng cao. Nhưng cho dù lực cắt gọt giống nhau, căn cứ các điều kiện như: góc cắt, góc sau, loại hình cắt gọt, trạng thái hao mòn lưỡi cắt, công cụ cắt và phoi cùng với trạng thái tiếp xúc của bề mặt gia công khác nhau, thì phân bố nhiệt độ của vùng gần lưỡi cắt cũng khác nhau. Tuy lực cắt trong cắt gọt gỗ nhỏ, nhưng vận tốc cắt cao, công suất cắt gọt so với cắt gọt kim loại cơ bản tương đồng hoặc cao hơn, do đó cắt gọt gỗ cũng có thể sinh ra nhiệt cắt gọt giống với cắt gọt kim loại. Nhân tố vật liệu chế tạo công cụ cắt, lưỡi cắt hoặc hình dạng thân dao và hình dạng bề mặt tiếp xúc của phôi Khi bề mặt công cụ cắt sinh ra một lượng nhiệt nhất định, hệ số truyền nhiệt của vật liệu công cụ cắt càng lớn nhiệt độ trên bề mặt công cụ cắt càng thấp Hệ số truyền nhiệt của bề mặt công cụ cắt và nhiệt độ môi trường quyết định lượng nhiệt truyền vào không khí. Tốc độ dòng khí nhanh, hệ số truyền nhiệt lớn, nhiệt lượng mất đi của công cụ cắt cũng nhiều. - Sự tăng nhiệt độ bề mặt tiếp xúc của phoi và nhân tố ảnh hưởng Nhiệt độ bề mặt gia công tăng lên làm lực cản cắt gọt càng nhỏ, nhiệt độ cao làm xuất hiện vết cháy hoặc khi độ ẩm bề mặt giảm xảy ra nứt bề mặt. 1.5.2. Hiện tượng điện - hoá trong quá trình cắt gọt Khi cắt gỗ, giữa dao cắt (là kim loại) và gỗ (là loại vật liệu xốp) có hiện tượng ma sát. Do hiện tượng ma sát này mà xuất hiện điện tích. Trong một số trường hợp, lượng điện xuất hiện có ảnh hưởng lớn tới hao mòn công cụ, nếu mắc dao với cực dương, gỗ với cực âm, một điện thế có thế hiệu 1500V, cường độ dòng điện rất nhỏ (1- 2mA) công cụ hao mòn rất nhanh, tới 2-3 lần so với điều kiện cắt bình thường, nếu nối ngược lại thì quá trình hao mòn xảy ra chậm hơn, tử 3-5 lần so với điều kiện cắt bình thường đồng thời lực cắt giảm từ 15-25%. ứng dụng kết quả này, người ta có thể tìm ra các phương pháp khác nhau nhằm chống hao mòn cho dao cắt như: giảm thời gian tiếp xúc giữa gỗ và dao đến giới hạn thấp nhất để không kịp xảy ra hiện tượng nhiễm điện, dùng dòng điện đối cực với với hiện tượng nhiễm điện Cung với các hiện tượng cơ học, lý học hiện tượng hoá học cũng xuất hiện. Bản chất của hiện tượng này trong quá trình cắt gọt gỗ là với các hoá chất trong gỗ, môi trường hơi, nhiệt độ cao thích hợp Tất nhiên trong môi trường như vậy chúng sẽ tạo ra các loại axit, các loại axit này lại tác động, ảnh hưởng rất lớn đến hao mòn dao cụ, biến màu của gỗ Các chỉ số axit này có thể đo đếm được thông qua dao cắt, bề mặt gỗ. Phương pháp nghiên cứu hiện nay chủ yếu là dùng phương pháp so sánh và dụng cụ đo các chất xuất hiện trong quá trình cắt gọt. Đáng chú nhất là các hợp chất của cây làm thay đổi màu sắc gỗ, nhất là gỗ lớp mặt. 1.6. Hao mòn công cụ cắt got go 1.6.1. Hao mon và tuổi thọ công cụ cắt a. Hao mon cong cụ cắt - Khai niem hao mòn công cụ cắt Hao mòn dao cắt là hiện tượng mất mát vật chất của dao cắt trong quá trình sử dụng do tác động của các yếu tố ngoại cảnh. - Phân loại các dạng hao mòn dao cắt + Căn cứ vào diễn biến thời gian thì thường phân ra hai loại: * Hao mòn tiệm biến: Là hiện tượng hao mòn dao cắt xảy ra dần dần theo thời gian * Hao mòn đột biến: Là hiện tượng hao mòn dao cắt xảy ra tức thời, diễn ra nhanh + Căn cứ vào nguyên nhân, bản chất : * ăn mòn cơ giới * ăn mòn hóa học. [...]... mòn dao cắt Hiện tượng hao mòn dao cắt nhìn chung làm cho độ tù dao cắt tăng lên, công suất cắt tăng và chất lượng cắt gọt giảm đi b Tuổi thọ sử dụng của cụng cụ cắt Khi công cụ cắt hao mòn đến một mức độ nhất định và không thể đáp ứng được yêu cầu cắt gọt cũng như chất lượng của sản phẩm gia công thì khoảng thời gian này hoặc khoảng cách cắt gọt này được gọi là tuổi thọ của công cụ cắt 1 .6. 2 Cơ chế... cắt 1 .6. 2 Cơ chế hao mòn công cụ cắt 1 .6. 2.1 Cơ chế hao mòn cơ giới a Cơ chế mài mòn Mài mòn là một loại hao mòn tiệm biến do tác động của vật chất có trong phôi (các chất cứng) làm cho các phần tử vật liệu trên bề mặt công cụ cắt di động và bị tách khỏi công cụ Các chất cứng chủ yếu từ 3 nguồn gốc: (1) các thành phần sẵn có trong gỗ; (2) đất cát dính vào gỗ trong quá trình vận chuyển; (3) các chất phụ... nguồn gốc: (1) các thành phần sẵn có trong gỗ; (2) đất cát dính vào gỗ trong quá trình vận chuyển; (3) các chất phụ gia và các phoi kim loại do công cụ cắt mài mòn lẫn vào quá trình sản xuât Các chất cứng có thể : nhựa cây, khoáng chất ( ôxít silic ), mắt gỗ, keo, đá đất . cắt gọt (m/s) + Tính công suất cắt 1.5. Hiện tượng lí hóa trong quá trình cắt gọt gỗ 1.5.1. Hiện tượng nhiệt trong cắt gọt - Hiện tượng phát nhiệt trong cắt gọt Khu vực sinh nhiệt trong cắt gọt. vùng gần lưỡi cắt cũng khác nhau. Tuy lực cắt trong cắt gọt gỗ nhỏ, nhưng vận tốc cắt cao, công suất cắt gọt so với cắt gọt kim loại cơ bản tương đồng hoặc cao hơn, do đó cắt gọt gỗ cũng có thể. suất cắt gọt so với cắt gọt kim loại cơ bản tương đồng hoặc cao hơn, do đó cắt gọt gỗ cũng có thể sinh ra nhiệt cắt gọt giống với cắt gọt kim loại. Nhân tố vật liệu chế tạo công cụ cắt, lưỡi cắt