Střední odborné učiliště stavební, odborné učiliště a učiliště Sabinovo náměstí 16 360 09 Karlovy Vary Bohuslav Vinter odborný učitel uvádí pro T3 tuto výukovou prezentaci : Strojní obrábění dřeva – teorie dělení dřeva

Strojní obrábění dřeva Materiály používané pro výrobu nábytku vstupují do výrobního procesu v různých rozměrech. Podle vlastností a účelu použití dělíme materiály na : a) konstrukční : Řezivo, Velkoplošné materiály (DTD, DVD, PAD, překližky, laťovky,aj.) ; b) dekorační : Dýhy, fólie, lamináty aj.

Strojní obrábění dřeva Rozměry konstrukčních materiálů zpravidla několikanásobně převyšuje rozměry dílců pro výrobu nábytku. Účelem strojního opracování je tedy rozměrové, tvarové a konstrukční přizpůsobení materiálů do podoby součástí a dílců, které vzájemným spojením vytváří funkční a výtvarný předmět – nábytek.

Strojní obrábění dřeva Konstrukční materiály se v současné době dělí třískovým i beztřískovým způsobem. Převládá však třískové dělení. Beztřískové dělení novými způsoby (laserem, vodním paprskem) se používá v omezeném rozsahu při dělení dekoračních materiálů. Průmyslově se beztřískové dělení využívá při výrobě a dalším zpracování dýh, fólii a laminátů.

1.1 Řezání dřevoobráběcími nástroji – základní teoretické poznatky a pojmy Řezání patří mezi nejdůležitější operace mechanické technologie dřeva. Mechanická technologie dřeva se zabývá pracovními pochody, kterými se mění tvar a objem obrobku a kterými se obrobek pomocí nástroje přeměňuje na výrobek. Obrábění je tedy technologický pochod, kterým se vytváří geometrický tvar obrobku o požadovaných rozměrech a jakosti obrobených ploch.

1.1 Řezání dřevoobráběcími nástroji – základní teoretické poznatky a pojmy Základním druhem obrábění je řezání. Řezání v širším smyslu je proces, při kterém se působením řezného nástroje odděluje od řezného materiálu jeho určitá část. Oddělená část materiálu je buď : požadovaným výrobkem – polotovarem (např. dýha, krájené prkénko), nebo nežádoucím odpadem (třísky, piliny a prach).

1.1 Řezání dřevoobráběcími nástroji – základní teoretické poznatky a pojmy Rozeznáváme dva základní způsoby řezání dřeva : Řezání dřeva s oddělením třísky (obrábění dřeva) : Řezání, hoblování, frézování, vrtání, dlabání, soustružení a broušení, Řezání dřeva bez třísky (dělení dřeva) : Loupání a krájení dýh, střihání, vysekávání a štípání dřeva. Na výkon dřevoobráběcích strojů a kvalitu obrábění má vliv správná volba technologických podmínek obrábění, výběr a konstrukce nástrojů.Stanovení těchto podmínek není možné bez znalostí kinematických, dynamických a fyzikálních jevů, které probíhají při procesu řezání materiálů.

1.1 Řezání dřevoobráběcími nástroji – základní teoretické poznatky a pojmy Rovněž přesnost a kvalita obrábění je výslednicí uvedených jevů a vztahů. Pro pochopení principů a funkce obráběcích i posuvných mechanismů strojů jsou nutné základní znalosti, zejména o : pohybu řezání a posuvu, řezné rychlosti, řezné síle a práci.

Základní směry řezání

Základní směry řezání

Základní směry řezání

1.1.1 Pohyb řezání Řezný proces lze uskutečnit za předpokladu, že se pohybuje buď řezný nástroj, nebo obrobek, anebo se pohybují současně. Pohyb řezné hrany (břitu) nástroje může být : rovnoměrný,nebo nerovnoměrný, přímočarý, rotační nebo v jiné křivce a nazýváme jej hlavním pohybem. Pohyb obrobku může být : opět přímočarý (rovnoměrný nebo nerovnoměrný) nebo rotační.

1.1.2 Řezná rychlost Délka trajektorie, kterou projde břit nástroje za časovou jednotku, je tzv. skutečná řezná rychlost. Nominální řezná rychlost je dána technickými parametry stroje, např. obvodovou rychlostí rotující frézy. Řeznou rychlost označujeme písmenem V a rozměrem m.s-1

1.1.3 Rychlost posuvu Délka trajektorie, kterou vykoná nástroj nebo obráběný předmět při posuvu za časovou jednotku, je rychlost posuvu – posuv. Posuv označujeme písmenem U nebo u. Z hlediska kapacitních propočtů se pro posuv používají tyto pojmy : A) při nástrojích s přímočarým posuvem : posuv za minutu (U ) (m.min-1), posuv za zdvih (u ) (mm), B) při nástrojích s rotačním pohybem : posuv na otáčku (un) (mm), posuv na zub (uz ) (mm)

1.1.4 Řezná síla a měrný odpor Dřevní hmota klade při řezání vnikajícímu nástroji určitý odpor. Sílu celkového odporu, kterou klade dřevní hmota pohybu nástroje v řezném procesu, nazýváme řeznou silou. Řezná síla má tři složky : A) sílu zapřičiňující vnikání nástroje do dřeva a tvoření deformované zóny dřeva v blízkosti řezné hrany, B) sílu zapřičiňující oddělení třísky a její deformaci, C) sílu překonávající tření mezi třískou, nástrojem a ostatní hmotou dřeva.

1.1.4 Řezná síla a měrný odpor K činitelům ovlivňujícím měrný řezný odpor při řezání dřeva patří zejména : vlhkost dřeva, otupení nástroje, tloušťka třísky, řezná rychlost a stlačení dřeva před nástrojem – viz následující tabulka.

Měrný řezný odpor dřeva K při řezání kotoučovou pilou

1.1.5 Řezná práce Při řezání vykonává nástroj nebo dřevo určitý pohyb. Potom řezná síla násobená dráhou nástroje nebo dřeva je řeznou prací, kterou nástroj nebo dřevo koná.

1.1.6 Geometrie dřevoobráběcích nástrojů Nástroje k obrábění dřeva jsou charakterizo-vány tvarem, velikostí a počtem zubů, jakož i řeznými úhly. K základním prvkům a parametrům patří zejména :

1.1.6 Geometrie dřevoobráběcích nástrojů Břit (viz obrázek vedle) je klínová část nástroje tvořená dvěma plochami a je vlastní funkční částí nástroje. Hlavní břit je tvořen čelem a hřbetem nástroje;

1.1.6 Geometrie dřevoobráběcích nástrojů Čelo nástroje je plocha, po níž klouže tříska při svém pohybu z místa řezu; Hřbet nástroje je plocha obrácená k ploše řezu. Některé nástroje (pily, frézy) mají ještě boční břity, vytvořené čelem a bočními plochami nástroje. Průnik plochy čela s bočními plochami nástroje nazýváme bočním ostřím;

1.1.6 Geometrie dřevoobráběcích nástrojů Úhel hřbetu a je úhel, který svírá hřbet nástroje s rovinou řezu. Bez vztahu k obrobku se úhel a určuje jako úhel mezi hřbetem a tečnou k řezné kružnici (u rotačních nástrojů) nebo mezi hřbetem a hrotnicí (např. u pilových pásů); Úhel čela g je úhel mezi rovinou čela a základní rovinou. Mimo pracovní plochu se určuje např. u pilových pásů pomocí kolmice ke hrotnici; Úhel břitu b je úhel mezi čelem a hřbetem; Úhel řezu d je úhel sestávající z úhlů a+b(a+b = d).

1.1.6 Geometrie dřevoobráběcích nástrojů Uvedené základní úhly se souhrnně nazývají řeznými úhly a charakterizují tzv. geometrii břitu – viz vedlejší obrázek. Tvar a velikost zubů pilových listů a fréz jsou dále ještě určeny : výškou zubů h, roztečí t a poloměrem zaoblení mezery l.

Význam a funkce základních řezných úhlů Úhel břitu (b) Čím větší je úhel břitu, tj. klínové části nástroje, která vniká do obráběného materiálu při oddělování třísky, tím větší je odpor obráběného materiálu proti vnikání nástroje. Všeobecně platí, že menší úhly břitu používáme při řezání měkkých materiálů menší objemové hmotnosti a větší pevnosti. Při řezání tvrdých dřev a abrazivních hmot je nutné volit hodnoty větší. Při volbě břitu však musíme většinou vycházet především z hodnot úhlů aa g .

Význam a funkce základních řezných úhlů Úhel hřbetu (a ) Úhel hřbetu má především vliv na tření hřbetu o obráběnou plochu. Čím je úhel hřbetu menší, tím větší je toto tření a naopak, protože zmenšováním úhlu hřbetu se styková plocha mezi hřbetem a obráběnou plochou zvětšuje. Tato styková plocha se postupně zvětšuje s otupováním břitu, zaoblená plocha otupeného břitu neoddělí totiž třísku v rovině procházející nejnižším bodem břitu, nýbrž v rovině ležící výše – jak je vidět na následujícím obrázku.

Význam a funkce základních řezných úhlů Materiál je pak tlačen pod břit, za nejnižším bodem břitu se vlivem pružnosti opět vrací do původní polohy, a zvětšuje tak plochu styku obráběné plochy se hřbetem nástroje. Velikost úhlu hřbetu a v praxi volíme v rozmezí 0° (nástroje pro beztřískové dělení) až 45°, nejčastěji 10°až 30°. Optimální hodnotu je nutné volit podle druhu obrábění a druhu obráběného materiálu.

Význam a funkce základních řezných úhlů Úhel čela a úhel řezu ( g a d ) Zvětšováním úhlu řezu se zmenšuje úhel čela a stoupá řezný odpor. Zmenšováním úhlu řezu řezný odpor klesá, ovšem jen do určité optimální hodnoty úhlu řezu. Při dalším zmenšování (za předpokladu konstantního úhlu hřbetu) ztrácí břit pevnost a rychle se otupuje.

Význam a funkce základních řezných úhlů Úhel čela má rovněž vliv na drsnost obrobené plochy. Se zmenšujícím se úhlem řezu se drsnost povrchu zlepšuje, avšak opět pouze do určité optimální hodnoty, pod kterou se opět drsnost zhoršuje vlivem rychlého otupování břitu. Hodnota úhlu řezu je závislá na druhu obrábění a bývá v rozsahu 12°až asi 120°. Při úhlu řezu 90°se tříska neodřezává, nýbrž odškrabává.

1.1.7 Materiály pro výrobu obráběcích nástrojů Pro výrobu obráběcích nástrojů se používají : A) různé druhy ocelí Nástrojová, Uhlíková, Nízkolegovaná, Vysokolegovaná, Slitinová; B) slinuté karbidy ( SK )

1.1.7 Materiály pro výrobu obráběcích nástrojů Vysokolegované oceli používáme na nástroje, které pracují ve ztížených podmínkách a při větších rychlostech, kdy se břit nadměrně zahřívá. Dále tam, kde se požaduje zvýšená odolnost proti opotřebení, a tím i větší trvanlivost nástroje. Uhlíkové oceli. Na nástroje, které mají vykazovat větší odolnost proti opotřebení a současně i zvýšenou trvanlivost, používáme oceli s vyšším obsahem uhlíku. Pro obrábění měkkého dřeva se používá ocel s obsahem uhlíku 0,6 až 0,8 %, pro tvrdší dřevo 1,0 až 1,1 % uhlíku.

1.1.7 Materiály pro výrobu obráběcích nástrojů Slitinové nástrojové oceli. Z přísadových prvků, používaných pro slitinové nástrojové oceli na dřevoobráběcí nástroje, mají největší význam přísady karbidotvorné – Cr, W, V a Mn. Tyto legující prvky přispívají ke zvýšení tvrdosti i odolnosti proti opotřebení a současně také zvyšují prokalitelnost nástrojové oceli.

1.1.7 Materiály pro výrobu obráběcích nástrojů Slinuté karbidy ( SK ) jsou výrobky práškové metalurgie. Jsou vyrobeny z pevně spojené směsi prášků tvrdých materiálů (karbidu wolframu, titanu a tantalu) a pojiva (kobaltu). Jemné prášky se vyrábějí slinováním, tj. působením vysokého tlaku dosahujícího až 420 MPa.cm-2) a postupným ohřevem dosahujícím v konečné fázi 600 až 1.500°C). Při vysokých teplotách probíhá spékání – slinování karbidových zrn s nataveným kobaltem. Získané destičky s řeznou hranou se pro svoji vysokou tvrdost obrábějí pouze broušením.

1.1.7 Materiály pro výrobu obráběcích nástrojů Destičky se na těle nástrojů připevňují zpravidla pájením pomocí elektrického odporového nebo indukčního ohřevu. Způsob připevnění destiček je zřejmý z vedlejšího obrázku.

1.1.7 Materiály pro výrobu obráběcích nástrojů Destičky ze slinutých karbidů se používají především na pilových kotoučích, frézách, nožích a vrtácích. Vykazují vysokou tvrdost, odolnost proti oděru, a tím zvýšenou trvanlivost, která je v porovnání s nástroji z nástrojové uhlíkové oceli až 100násobná. Nevýhodou slinutých karbidů je křehkost, která vyžaduje opatrné zacházení. Břit nástroje je třeba chránit před nárazem na kov. Malá tepelná vodivost slinutých karbidů vyžaduje opatrné ostření; při velkém přísuvu je nebezpečí vzniku trhlinek.