RU2266813C1

RU2266813C1 - Wooden billet turning method

Info

Publication number: RU2266813C1
Application number: RU2004111552/03A
Authority: RU
Inventors: И.М. Волков (RU); И.М. Волков
Original assignee: Волков Игорь Михайлович
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-12-27
Also published as: RU2004111552A

Abstract

FIELD: woodworking industry, particularly wood-turning machines.

SUBSTANCE: method involves rotating the billet around longitudinal axis thereof; removing rough and finishing stock by tool rotating about its own axis, for instance by circular saw blade along with displacing the tool along axis parallel to billet axis; dividing the rough stock in several parts by performing successive cut operations in wooden billet with step-by-step tool movement along with taking the tool out of wood, wherein after each rough stock cut operation the tool is successively displaced and rough stock cutting is carried out during unidirectional tool movement; breaking off discs remaining after rough works performing during tool movement in reverse direction along with removing finishing stock. Tool axis may be rotated through an angle relative billet axis, wherein the angle corresponds to that of tool movement trajectory inclination relative billet axis during rough stock dividing operation.

EFFECT: reduced power inputs, increased productivity and decreased cutting force.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области деревообрабатывающей промышленности, в частности к токарной обработке древесины.The invention relates to the field of woodworking industry, in particular for turning wood.

Известен способ обработки заготовки из древесины, заключающийся в том, что заготовку из древесины вращают вокруг ее продольной оси, удаляют черновой и чистовой припуск зубьями инструмента, вращающегося вокруг оси, параллельной оси заготовки (авторское свидетельство СССР №1813633, В 27 С 7/00, 1991 г.).A known method of processing a workpiece from wood, which consists in the fact that the workpiece from wood is rotated around its longitudinal axis, the rough and finish allowances are removed with the teeth of a tool rotating around an axis parallel to the axis of the workpiece (USSR copyright certificate No. 1813633, 27 C 7/00, 1991).

Недостатком указанного изобретения является низкое качество обработанной поверхности.The disadvantage of this invention is the low quality of the treated surface.

Известен также способ обработки заготовки из заготовки, заключающийся в том, что установленную в центрах токарного станка заготовку вращают вокруг ее продольной оси и обрабатывают поверхность заготовки инструментом, вращающимся вокруг своей оси, параллельной оси заготовки (патент РФ №2064406, В 27 С 7/00, 1993 г.).There is also a known method of processing a workpiece from a workpiece, consisting in the fact that the workpiece installed in the centers of the lathe is rotated around its longitudinal axis and the surface of the workpiece is machined with a tool rotating around its axis parallel to the axis of the workpiece (RF patent No. 2064406, 27 C 7/00 , 1993).

Недостатком этого способа также является низкое качество обработанной поверхности заготовки.The disadvantage of this method is the low quality of the processed surface of the workpiece.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ токарной обработки заготовки из древесины, характеризующийся тем, что заготовку вращают вокруг ее продольной оси, удаляют черновой и чистовой припуски посредством вращающегося вокруг своей оси инструмента, смещая его вдоль оси, параллельной оси заготовки (патент РФ №2068775, В 27 С 7/00, 1992 г.).The closest adopted for the prototype is the method of turning a workpiece from wood, characterized in that the workpiece is rotated around its longitudinal axis, the rough and finish allowances are removed by means of a tool rotating around its axis, shifting it along an axis parallel to the axis of the workpiece (RF patent No. 2068775, B 27 C 7/00, 1992).

Недостатком прототипа являются высокие энергозатраты за счет перерезания волокон древесины в поперечном направлении и низкая производительность.The disadvantage of the prototype is the high energy consumption due to the cutting of wood fibers in the transverse direction and low productivity.

Предложен способ токарной обработки заготовки из древесины, характеризующийся тем, что заготовку вращают вокруг ее продольной оси, удаляют при этом черновой и чистовой припуски посредством вращающегося вокруг своей оси инструмента, смещая его вдоль оси, параллельной оси заготовки, отличающийся тем, что черновой припуск делят на части путем последовательных надрезов древесины, смещая инструмент пошагово с выводом инструмента из тела древесины и последовательным его смещением после каждого цикла надреза чернового припуска, причем надрез чернового припуска осуществляют при однонаправленном движении инструмента, а после завершения надрезов по всей длине заготовки при движении инструмента в противоположном направлении обламывают диски, оставшиеся после снятия чернового припуска, и одновременно с этим срезают чистовой припуск.A method for turning a workpiece from wood is proposed, characterized in that the workpiece is rotated around its longitudinal axis, while the rough and finish allowances are removed by means of a tool rotating around its axis, shifting it along an axis parallel to the axis of the workpiece, characterized in that the rough allowance is divided into parts by successive cuts of wood, displacing the tool step by step with the removal of the tool from the body of the wood and its successive displacement after each cycle of the cut of the rough allowance, and of roughing allowance performed during unidirectional movement of the tool, and after completion of cuts across the length of the workpiece when the tool is moving in the opposite direction breaks off wheels, remaining after the removal of rough machining allowance, and simultaneously cut off a finishing allowance.

Ось инструмента разворачивают на угол по отношению к оси заготовки, величина которого соответствует углу наклона траектории движения инструмента к оси заготовки при делении чернового припуска на части.The tool axis is rotated by an angle with respect to the workpiece axis, the value of which corresponds to the angle of inclination of the tool path to the workpiece axis when dividing the rough allowance into parts.

Предложенный способ благодаря делению чернового припуска и последующему его удалению одновременно с чистовым припуском позволяет снизить энергозатраты при перерезании волокон древесины в поперечном направлении.The proposed method due to the division of the rough allowance and its subsequent removal at the same time as the finishing allowance allows to reduce energy consumption when cutting wood fibers in the transverse direction.

Предложение, касающееся разворота оси инструмента на угол по отношению к оси заготовки, величина которого соответствует углу наклона траектории движения инструмента к оси заготовки при делении чернового припуска на части, позволяет снизить силы резания при осуществлении способа.The proposal regarding the rotation of the tool axis by an angle with respect to the workpiece axis, the value of which corresponds to the angle of inclination of the tool path to the workpiece axis when dividing the rough allowance into parts, allows to reduce the cutting forces during the implementation of the method.

Для пояснения описываемого способа на фиг.1 приведена схема обработки заготовки одним инструментом, на фиг.2 приведена форма поверхности заготовки при удалении чернового припуска, на фиг.3 - схема обработки заготовки двумя инструментами.To explain the described method, Fig. 1 shows a workpiece processing diagram with one tool, Fig. 2 shows the surface shape of the workpiece when removing the rough stock, and Fig. 3 shows a workpiece processing chart with two tools.

Предложенный способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Заготовку 1 из древесины устанавливают в центры (на фиг. не показаны) токарного станка и вращают ее вдоль продольной оси, перемещая инструмент, например дисковую фрезу 2, вдоль оси заготовки при ее вращении вокруг своей оси, расположенной параллельно оси заготовки в одной плоскости. При движении инструмента 2 в одном направлении (на схеме справа налево) удаляют черновой припуск путем его деления на части следующим образом: инструмент, осуществляя качательные движения перпендикулярно к оси заготовки, врезается в тело заготовки 1 при его движении к заготовке и выводится из тела заготовки при движении инструмента (качательном) в обратном направлении. В это время инструмент перемещают на шаг вдоль оси заготовки, после чего инструмент вновь врезается в тело заготовки и отводится обратно. На теле заготовки остаются тонкостенные диски 3 (следы удаления чернового припуска после его деления). Процесс деления чернового припуска оканчивают по достижении инструмента полной длины заготовки. Таким образом, черновой припуск удаляют радиальными кромками зубьев инструмента при продольной подаче в одном направлении за счет синхронизации продольной подачи и вращения заготовки.A wood blank 1 is installed in the centers (not shown in Fig.) Of the lathe and rotated along the longitudinal axis, moving a tool, such as a disk mill 2, along the axis of the workpiece when it rotates around its axis parallel to the axis of the workpiece in one plane. When tool 2 moves in one direction (from right to left in the diagram), the rough allowance is removed by dividing it into parts as follows: the tool, swinging perpendicular to the axis of the workpiece, cuts into the body of workpiece 1 when it moves to the workpiece and is removed from the body of the workpiece when tool movement (rocking) in the opposite direction. At this time, the tool is moved a step along the axis of the workpiece, after which the tool again cuts into the body of the workpiece and retracts back. Thin-walled discs 3 remain on the body of the workpiece (traces of the removal of the rough allowance after its division). The process of dividing the rough stock is finished when the tool reaches the full length of the workpiece. Thus, the rough allowance is removed by the radial edges of the teeth of the tool with a longitudinal feed in one direction due to the synchronization of the longitudinal feed and rotation of the workpiece.

При обратном движении (справа налево) инструмент обламывает тонкостенные диски 3, одновременно удаляя чистовой припуск боковыми режущими кромками зубьев инструмента.In the reverse movement (from right to left), the tool breaks off thin-walled disks 3, while removing the finishing allowance with the side cutting edges of the teeth of the tool.

Деление чернового припуска на части осуществляют со скоростью, заданной соотношениемThe division of the rough allowance into parts is carried out at a speed specified by the ratio

Sпрод=k n·В,Sprod = k n · V,

где Sпрод - продольная скорость чернового деления припуска на части;where Sprod is the longitudinal speed of the rough division of the allowance into parts;

k - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства древесины;k is a coefficient taking into account the physicomechanical properties of wood;

n - частота вращения заготовки, мин^-1;n is the rotation frequency of the workpiece, min ^-1 ;

В - ширина зуба инструмента, мм.In - the width of the tooth of the tool, mm

Черновой припуск, составляющий более 95% удаляемого материала, удаляют радиальными режущими кромками зубьев фрезы. При этом резание осуществляется поперек волокон древесины, то есть процесс является наименее энергоемким. Коэффициент k будучи зависимым от прочности древесины практически не превышает числового значения 5. При коэффициенте более 5 диски 3 чернового припуска приобретают значительную толщину, что не позволяет их удаление обламыванием.Draft allowance, comprising more than 95% of the material to be removed, is removed by the radial cutting edges of the cutter teeth. In this case, the cutting is carried out across the wood fibers, that is, the process is the least energy intensive. The coefficient k, being dependent on the strength of the wood, practically does not exceed the numerical value 5. With a coefficient of more than 5, the roughing stock disks 3 acquire a significant thickness, which does not allow their removal by breaking.

Чистовой припуск (менее 5% удаляемого материала) срезают боковыми режущими кромками зубьев инструмента, что соответствует торцевому резанию древесины (наиболее энергоемкий процесс), однако из-за малого объема припуска этот этап обработки сопровождается небольшими силами резания. Достигается это тем, что инструмент (дисковая фреза) перемещается при продольной подаче в противоположном направлении (справа налево) и поперечной подаче в соответствии с заданной формой поверхности готовой детали. Этот процесс сопровождается многократным увеличением частоты вращения заготовки (более 1500 мин^-1).The final allowance (less than 5% of the material to be removed) is cut off by the side cutting edges of the tool teeth, which corresponds to face cutting of wood (the most energy-intensive process), however, due to the small amount of allowance, this processing step is accompanied by small cutting forces. This is achieved by the fact that the tool (disk cutter) moves with longitudinal feed in the opposite direction (from right to left) and lateral feed in accordance with the given surface shape of the finished part. This process is accompanied by a multiple increase in the rotation frequency of the workpiece (more than 1500 min ^-1 ).

Описанный способ может быть реализован при использовании зубьев дополнительной дисковой фрезы 4 (см. фиг.3), радиальные и боковые кромки зубьев которой вращаются вокруг оси, параллельной оси заготовки 1. Дополнительная фреза расположена с противоположной стороны по отношению первой фрезы. Дополнительная фреза смещена по отношению к первой фрезе на величину, не превышающую произведение коэффициента k на ширину В зуба первого инструмента. Ей придается вращение в одну и ту же сторону с первым инструментом. Как уже было отмечено, после прохода всей длины заготовки и формировании тонкостенных дисков при черновой обработке, при обратном движении фреза обламывает диски и осуществляет чистовую обработку. Однако при обратном движении дополнительная фреза в обработке заготовки не участвует.The described method can be implemented using the teeth of an additional disk mill 4 (see Fig. 3), the radial and lateral edges of the teeth of which rotate around an axis parallel to the axis of the workpiece 1. The additional mill is located on the opposite side with respect to the first mill. The additional cutter is offset with respect to the first cutter by an amount not exceeding the product of the coefficient k by the width B of the tooth of the first tool. She is given the rotation in the same direction with the first tool. As already noted, after passing the entire length of the workpiece and the formation of thin-walled disks during roughing, with the reverse movement, the mill breaks off the disks and performs finishing. However, in the reverse movement, the additional cutter is not involved in the processing of the workpiece.

Использование дополнительного инструмента 4 не только повышает производительность процесса более чем в 1,5 раза, но и компенсирует воздействие сил резания фрезы 4 на заготовку из-за однонаправленности вращения основного и дополнительного инструментов.The use of an additional tool 4 not only increases the productivity of the process by more than 1.5 times, but also compensates for the impact of the cutting forces of the cutter 4 on the workpiece due to the unidirectional rotation of the main and additional tools.

Схема резания может быть представлена следующим образом: поперечная подача инструмента по отношению к заготовке и врезание ее в тело заготовки - вывод инструмента из тела заготовки при движении его в противоположном направлении (фактически одно качательное движение) - продольная подача инструмента на один шаг (собственно деление чернового припуска) - далее указанные движения инструмента осуществляются циклично до достижения всей длины заготовки - после чего инструмент перемещают в противоположном направлении, обламывая тонкостенные диски чернового припуска и одновременно срезая чистовой припуск.The cutting pattern can be represented as follows: lateral feed of the tool with respect to the workpiece and cutting it into the body of the workpiece — withdrawal of the tool from the body of the workpiece when it moves in the opposite direction (in fact, one swing motion) — longitudinal feed of the tool by one step (the actual division of the rough allowance) - then the indicated movements of the tool are carried out cyclically until the entire length of the workpiece is reached - after which the tool is moved in the opposite direction, breaking off thin-walled ski roughing allowance and at the same time cutting finishing allowance.

С целью снижения сил резания ось инструмента 1 разворачивают на угол по отношению к оси заготовки, величина которого соответствует углу наклона траектории движения инструмента 1 к оси заготовки при делении чернового припуска на части (по принципу нарезания двухзаходной спирали).In order to reduce the cutting forces, the axis of the tool 1 is rotated through an angle relative to the axis of the workpiece, the value of which corresponds to the angle of inclination of the path of movement of the tool 1 to the axis of the workpiece when dividing the rough allowance into parts (by the principle of cutting a two-way spiral).

Описанный способ характеризуется повышенной производительностью обработки, снижением энергозатрат при прорезании волокон древесины в поперечном направлении, а также снижением сил резания. Способ позволяет получать фасонные изделия.The described method is characterized by increased processing performance, reduced energy consumption when cutting wood fibers in the transverse direction, as well as a reduction in cutting forces. The method allows to obtain shaped products.

Claims

1. Способ токарной обработки заготовки из древесины, характеризующийся тем, что заготовку вращают вокруг ее продольной оси, удаляют при этом черновой и чистовой припуски посредством вращающегося вокруг своей оси инструмента, например дисковой пилы, смещая инструмент вдоль оси, параллельной оси заготовки, отличающийся тем, что черновой припуск делят на части путем последовательных надрезов древесины, смещая инструмент пошагово с выводом его из тела древесины и последовательным смещением после каждого цикла надреза чернового припуска, причем надрезы чернового припуска осуществляют при однонаправленном движении инструмента, а после завершения надрезов чернового припуска по всей длине заготовки при движении инструмента в противоположном направлении обламывают оставшиеся от черновой обработки диски, одновременно удаляя чистовой припуск.1. The method of turning a workpiece from wood, characterized in that the workpiece is rotated around its longitudinal axis, while the rough and finish allowances are removed by means of a tool rotating around its axis, for example a circular saw, shifting the tool along an axis parallel to the axis of the workpiece, characterized in that the rough allowance is divided into parts by successive incisions of the wood, displacing the tool step by step with its removal from the body of the wood and sequential displacement after each cycle of cutting the rough allowance, p When in use, roughing allowance incisions performed during unidirectional movement of the tool, and after completion of the roughing allowance cuts throughout the length of the workpiece when the tool is moving in the opposite direction breaks off from the remaining roughing discs, while removing finishing allowance.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ось инструмента разворачивают на угол по отношению к оси заготовки, величина которого соответствует углу наклона траектории движения инструмента к оси заготовки при делении чернового припуска на части.2. The method according to claim 1, characterized in that the axis of the tool is rotated through an angle relative to the axis of the workpiece, the value of which corresponds to the angle of inclination of the tool path to the axis of the workpiece when dividing the rough allowance into parts.