3.2. Nguyên lý cắt gọt của cƣa đĩa
3.2.1. Lực tác dụng lên mũi cắt Pm, Qm
Trong quá trình làm việc muốn cho mũi cắt của răng cƣa đi sâu vào gỗ để thực hiện quá trình cắt gỗ thì cần phải tác dụng vào mũi cắt một ngoại lực. Khi đó, từ gỗ sẽ xuất hiện một phản lực tác dụng lên mũi cắt. Để thấy rõ đƣợc lực tác dụng của mũi cắt ta sẽ xét sơ đồ nhƣ hình 3.3. Ta biết rằng, mũi cƣa có tác dụng phân tách phoi khi ra khỏi phôi theo ranh giới là mặt cắt, cạnh cắt khơng phải là một đƣờng thẳng mà nó là một đƣờng cong bán kính ρ. Từ hình vẽ 2.6 ta thấy cung bnc của mũi cắt chịu áp lực p nhƣ nhau. Chia cung bc thành 2 phần bn nằm trên mặt cắt và nc nằm dƣới mặt cắt (n là điểm nằm xa nhất của bán kính ρ). Trên cung nc lấy một góc vi phân dβ1. Trên cung đó có tổng áp lực p.ρ.dβ1. Ở đâu chúng ta xét trên một đơn vị bề rộng của cạnh cắt B=1. Khi răng cƣa chuyển động dƣới tác dụng của tổng áp lực p.ρ.dβ1 xuất hiện lực ma sát f.p.ρ.dβ1 (với f là hệ số ma sát giữa gỗ và răng cƣa).
Hình 3.6. Sơ đồ lực tác dụng lên mũi dao cắt
Theo [20], chiếu hai thành phần lực đó theo hai chiều: - Theo chiều ngang, tức là theo phƣơng tốc độ v:
dP1=p.ρ.cosβ1.dβ1+f.p.ρ.sinβ1dβ1 (3.17) - Theo phƣơng đứng, tức là phƣơng vng góc với tốc độ v:
dQ1=p.ρ.sinβ1.dβ1+f.p.ρ.cosβ1dβ1 (3.18) Ta tiến hành làm tƣơng tự với cung bn:
dP2=p.ρ.cosβ2.dβ2+f.p.ρ.sinβ2dβ2 (3.19) dQ2=p.ρ.sinβ2.dβ2+f.p.ρ.cosβ2dβ2 (3.20) Tổng hợp các thành phần lực trên theo hai chiều ta có:
dPm=dP1+dP2
=p.ρ.cosβ1.dβ1+f.p.ρ.sinβ1dβ1+p.ρ.cosβ2.dβ2+f.p.ρ.sinβ2dβ2 (3.21) dPm=dP1+dP2
=p.ρ.sinβ1.dβ1+f.p.ρ.cosβ1dβ1+p.ρ.sinβ2.dβ2+f.p.ρ.cosβ2dβ2 (3.22) Lực tác dụng lên mũi cắt theo 2 chiều sẽ là tích phân của lực dPm và dQm. Trong đó đối với dP1 và dQ1 có giới hạn từ 0o
đến 90o+α, đối với dP2 và dQ2 có giới hạn từ 0o đến γ. Sau khi tích phân và biến đổi tốn học, chúng ta có lực Pm và Qm ở mũi cắt, trên một đơn vị chiều rộng là:
Pm=p.ρ.[(cosα+sinγ)+f.(sinα-cosγ+2)] (3.23) Qm=p.ρ.[(sinα-cosγ+2)+f.(cosα+sinγ)] (3.24) Từ công thức (3.23), (3.24), ta thấy rằng lực cắt tác dụng lên mũi dao cắt phụ thuộc vào ứng suất của gỗ, hệ số ma sát, mà ứng suất của gỗ và f lại phụ thuộc và các yếu tố đó. Lực Pm và Qm phụ thuộc và độ tù ρ. Độ tù ρ càng lớn thì lực tác dụng lên mũi cắt càng lớn. Nếu độ tù tiến tới 0 thì lực tác dụng lên mũi cắt sẽ triệt tiêu. Tuy nhiên, trong thực tế ρ là một đại lƣợng luôn tồn tại. Vì vậy, bao giờ lực ở mũi cắt cũng tồn tại. Trƣờng hợp lý tƣởng nói trên có thể xảy ra khi coi δ=0, α=0 và γ=90 độ. trong trƣờng hợp đó thì:
Pm=2.p.ρ.(1+f) (3.25)
Qm=0 (3.26)
Lực tác dụng lên mũi cắt phụ thuộc vào các thơng số góc của dao cắt. Điều đáng chú ý là lực Pm và Qm không phụ thuộc vào chiều dày của phoi htb, trong giới hạn htb>ρ.sinγ.