Quy trình nghiên cứu về lực và chất trong phay dọc gỗ

Họ và tên: Trần minh Tới
Lớp: CH06 CBG,G
Môn: Nguyên lý cắt gọt gỗ

Chuyên đề: Trình bầy quy trình nghiên cứu về lực và chất lợng trong
phay dọc gỗ.
Trong quá trình phay gỗ có rất nhiều vấn đề mà chúng ta cần phải quan tâm,
trong đó vấn đề về lực và chất lợng trong phay dọc gỗ là vô cùng quan trọng, nó
quyết định đến khả năng làm việc của máy và chất lợng của sản phẩm. Bởi vì, nếu
chúng ta không biết về lực trong quá trình phay thì chúng ta không thể biết đợc lực
đẩy gỗ, lực cắt là bao nhiêu? khi đó chúng ta sẽ không thể thực hiện đợc quá trình
phay gỗ. Tơng tự, vấn đề chất lợng chúng ta cũng phải nghiên cứu, tìm hiểu để biết
đợc nguyên nhân gây ra chất lợng không tốt cho sản phẩm, để rồi từ đó đa ra biện
pháp khắc phục cho phù hợp nhằm đạt đợc chất lợng sản phẩm tốt nhất.
Phay là dạng cắt gọt chuyên dùng, bề mặt gia công đợc tạo ra là mặt phẳng,
mặt cong có gợn sóng. Dao cụ cắt xoay tròn, cắt một lớp gỗ thành những phần tử
nhỏ (phoi) có dạng hình "lỡi liềm".
Nghiên cứu về vấn đề này có các nhà nghiên cứu nh: GS.TS.,
GS.TS., PGS. TS Hoàng Nguyên.
1. Lực, chất lợng và quá trình tạo phoi trong trờng hợp cắt dọc
Trong cắt dọc, lực cắt P
t
có xu hớng song song với thớ gỗ. Mối liên kết các
thớ gỗ theo chiều bên nhỏ hơn mối liên kết theo chiều dọc, do đó các thớ gỗ thờng
bị lực P
t
làm tách phần tử của phôi thành phoi theo chiều ngang thớ. Mặt cắt thờng
cùng chiều thớ gỗ. Trong cắt dọc thờng gặp ba dạng phoi sau đây: dạng dải (bề
mặt không bị gãy nứt) (hình 01a), dạng xoắn ốc nhiều cạnh (hình 01b), dạng bị bẻ
gẫy (hình 01c).
1

+ Sự biến dạng, ứng suất trong phoi khi cắt dọc
Quá trình tạo thành một phoi trong cắt dọc, đợc xảy ra trong ba giai đoạn: thứ
nhất từ thời điểm dao ăn vào gỗ đến thời điểm phoi bắt đầu gẫy (hình 01), với đoạn
đờng của dao là x
1
, giai đoạn thứ hai là khi phoi bắt đầu gãy cho đến lúc bị gãy
hoàn toàn, với đoạn đờng của dao là x
2
, cuối cùng là dao đẩy và bẻ cong phoi với
đoạn đờng của dao là x
3
(hình 01a). Sự biến đổi lực trong các giai đoạn đó thể hiện
ở hình 01b.
Trớc hết xét dạng tổng quát (hình 01c). Dao A tác dụng lên gỗ tạo thành phoi,
phoi bị uốn, gây ra nội ứng suất và biến dạng theo quy luật phơng trình cos (hình
01c). Ngoại lực Q
t
phải cân bằng với tổng nội ứng suất, vậy:
x
t k //
0
Q f( ) f (x)dx= =

(1.1)
Theo định luật đàn hồi, ứng suất

k

có thể biểu thị qua đại lợng: E - mô đun đàn
hồi của gỗ; Y - độ biến dạng của phoi; L - chiều dài phoi, theo công thức sau:

k

= E
#
Y
L
(1.2)
Về mặt toán học đờng biểu thị mối liên quan y = f(x) đó có dạng:
Y = q.n.
-px
cos(s.x) (1.3)
ở trờng hợp này Y đợc thể hiện theo công thức sau:
- sx
t
3
Q
Y e cos(s.x)
2S EJ
=
(1.4)
4
C
S
4E J


=
(1.5)
e - cơ số lognêpe; J - mô men quán tính của phoi; C

#
- hệ số đàn hồi phần B
1
.
2
b c
Hình 01. Quy luật về lực và ứng suất trong phoi ở trờng hợp cắt dọc
a. sơ đồ biến dạng trong phoi cắt dọc;
b. quan hệ lực với quãng đờng đi trong cắt dọc;
c. quan hệ giữa dao và gỗ trong cắt dọc;
Dời Q
t
về mặt nn
0
, chúng ta đợc lực Q
t
, mô men M
0
= Q
t
.L. Dời P
t
về mặt
phẳng nn
0
đợc mô men M
p
= P
t
.y (hình 01c). Lực P

t
có tác dụng nén các phần tử
phôi kể cả ở n và n
0
. Mômen M
0
và M
p
có tác dụng uốn phoi, tại n
0
phoi bị kéo, tại
n phoi bị nén. Lực Q'
t
làm cho các phần tử phoi xê dịch. Song ở đây có thể bỏ qua
các hiện tợng xê dịch đó, vì mối liên kết dọc thớ của gỗ rất lớn so với các chiều
khác và xem nh nn
0
vuông góc với nf. Hiện tợng trợt các phần tử phoi do Q'
t
gây ra
không đáng kể, mà chủ yếu là lực Q'
t
cùng với M
0
và M
p
tách phoi với phần còn lại
của phôi theo mặt n
0
f

.
+ Các trờng hợp tạo phoi và chất lợng gia công trong cắt dọc
3
- Trờng hợp phoi thành dải, bề mặt không bị rạn nứt.
Trờng hợp này xảy ra khi

k

< [

kgỗ
]. Xét hình 01, khi dao đi đợc một quãng
đờng x
1
, phoi tạo ra bị uốn, có góc xoay là

, đại lợng uốn là y
1
. Theo công thức
(1.5) khi giá trị x = 0 thì:
t
Q
t1
1
3
//
Q
Y
2S E J
=

(1.6)
Thay giá trị J và S
3
vào công thức trên, ta có:
Q
t11
3 3
//
3
Y 2Q
E C h


=
(1.7)
Mặt khác, ứng suất tách giữa phoi và phần còn lại của phôi theo lý thuyết đàn hồi
có thể biểu thị theo công thức sau:

t

= C

1
1
t
Q
Y
(1.8)
Vậy:

t
= C

2Q
t1
3 3
// //
3
E C h
(1.9)
Sau khi biến đổi toán học và chiếu các thành phần lực này theo chiều của tốc độ
cắt V, chúng ta có:

t1
t
Q
P
tg
= =
0,378
t

// 0,75
4
E
1
h
C tg

(1.10)

Nếu kể cả ảnh hởng của hệ mô men M
Qt
và M
pt
, thì giá trị của ứng suất của ngoại
lực gây ra trong phoi sẽ là:
t
1
3
//
Q S.M
Y
2S E J
+
=
(1.11)
ở đây: M = M
Qt
+ M
pt.
Theo hình 01, chúng ta có:
M
Qt
= Q
t
.1, còn

pt t 1
1
M P .y

tg
=
(1.12)
4
Để tìm đợc giá trị l, chúng ta biện luận nh sau: theo điều kiện uốn dẻo thì hệ
mômen trên làm cho phoi bị cong, song ứng suất của hệ mômen gây ra mới chỉ đạt
đến giá trị ứng suất uốn dẻo của gỗ, vậy:

t t t. 1
1
3
!!
Q Q S.1 S.Q Y / tg
Y
2S JE
+ +
=
(1.13)
Mặt khác:

t//
1
Y
C

=
và

ud

=

t t
1
Q l Q Y
tg
W
+
=

1 t
t
1
(l Y )Q
P
tg
-
hw
+
[

k
] (1.14)
Thay (1.14) vào (1.10), sau khi biến đổi toán học chúng ta đợc:



ud // 1
2
t // // ud//

1
C . .W(1 S.Y )
tg
l
S(2 .S E .J C W


+
=
(1.15)
Thay các giá trị của W, j, S qua h, chúng ta đợc công thức tính đại lợng l.
2 5 / 4
4
// // //
3
3 / 4 5 / 4
4
4
// // // //
3
//
//
3
1
. .
//
27 3
. .
H
ud ud t

H H
t H ud
C
C h h
tg E
l
C C
E h c h
E
E

+

=

(1.16)
Thay một số ký hiệu và sau khi giản ớc, chúng ta đợc công thức:
2 5/ 4
3/ 4 5/ 4
ah bh
l
C.h d.h
+
=

(1.17)
ở đây: a =
ud//
C

; b =

4
ud // t //
//
3C
1
tg E

; d =
4
u
//
3C
C d
E



;
W - mômen chống uốn của phoi.
Thay giá trị của l vào công thức (1.11), sau khi biến đổi toán học chúng ta có:
5


2 2,5
ud //
t
5 / 4 1/ 2

H t t
C tg (ch dh )
Q
6[aC tg h (bC tg d)h c



=
+ +
(1.18)
Khi biết đợc lực Q
t
chúng ta có thể tính lực P
t
theo công thức sau:



2 2
ud //
t
t
5/ 4 1/ 2
H t t
C tg (ch dh )
Q
P
tg
6[ac tg h (bC tg d)h c

= =
+ +
(1.19)
Nh vậy, các công thức (1.18, 1.19) đặc trng cho quá trình động lực học trong
cắt dọc, khi phoi bị uốn dẻo, thành từng dải mỏng, các bề mặt không hề bị rạn nứt,
không bị gãy. Phoi ở đây có chất lợng cao, bề mặt gia công tốt.
- Trờng hợp phoi thành từng vòng xoắn, bẻ cong, không bị bẻ gãy
Trờng hợp này, quá trình tạo thành phoi diễn ra nh sau: theo bớc chuyển động
của dao, các phần tử gỗ ở mặt dới phoi bị kéo, nhng tại no không đạt đến ứng suất
1
2
x
L
Q
2
P
P1
Y
A
p
B
C
M
M
n2
Hình 02. Dạng phoi và lực trong quá
trình tạo thành phoi trong cắt dọc
6

Q
Q
1
n1
tới hạn. Mặt trên bị nén nhiều, nhng không đạt tới giới hạn ứng suất nén phá huỷ.
Dao làm tách mối liên hệ phần phôi dới bề mặt cắt với phoi, tức là giữa thành phẩm
và phoi.
Quá trình này diễn ra nhanh hơn so với sự diễn biến của hiện tợng kéo, nén
trong phoi, khi chúng cha đạt đến giá trị ứng suất phá huỷ gỗ, tạo thành phoi dạng
xoắn vòng (hình 02). Chiếu St theo chiều bị uốn của thớ gỗ, ta đợc lực N, lực N tạo
thành với phơng thẳng đứng một góc

và lực P
t
cũng tơng tự, tạo với phơng ngang
một góc

. Chúng ta có:
t
t
Q
S
sin
=

(1.20)
N = S
t
sin(f+

) hay là: N = Qc (cos

+ cotg sin

) (1.21)
ở đây vị trí của điểm đặt lực, so với trờng hợp trớc có phần lùi về phía trái, tức là có
khoảng cách từ điểm đặt lực đến vị trí phoi bị bẻ gãy ngắn hơn chiều dài phoi. Ta
gọi vị trí điểm đặt lực đó là a, khoảng cách từ vị trí a đến điểm n
0
là L - x
1
. Đại l-
ợng y, ở đây đợc tính theo công thức sau:
t
3
//
1
Y (Q S.M)
2S E J
= +
(1.22)
còn góc
t
2
//
1
(Q 2S.M)
2S E .J
= +
(1.23)

Chúng ta có mômen M ở đây là: M = N.bc hay là:
x
M N ac.tg
cos
= +

mà aC

= y
2

vậy:
2
x'
M N y tg
cos

= +
ữ


(1.24)
Đại lợng: N = S
t
sin ( +) hay
sin( )
sin
t
Q
N = +

.
7
Từ đó, ta có:
t
N Q (cos cotg .sin )= +
(1.25)
Thay N từ công thức (1.25) vào công thức (1.24) chúng ta đợc:



2
t 3 2
sin
M Q x (1 ctg .tg ) y sin ctg
cos


= + + +

ữ
ữ



(1.26)
giá trị rất nhỏ, từ đó chúng ta có thể xem tg sin

và cos

1. và
2
0. Vì
vậy, công thức (1.25) có thể biểu thị dới dạng sau:
[ ]
t 3 2
M Q x (1 cot g ) y= + +
(1.27)
Tích y
2
cũng rất nhỏ có thể xem

y
2
= 0, mặt khác mômen M có thể biểu thị qua
ứng suất uốn dẻo theo công thức sau:
2
ud //
h
M
6
=
(1.28)
Cân bằng phơng trình (1.28) và (1.29) chúng ta có:


2
ud //

I
h
Q [x'(1 ctg )]
6
ì + =
(1.29)
Giá trị y của phơng trình (1.21) có thể tính theo công thức (1.7), thay M ở phơng
trình (1.27) và (1.23), chúng ta có:


t c
3
3
//
Q
[1 2Sx (1 ctg )]
C
2S E J


+ + =
(1.30)
Mặt khác thay M vào công thức (1.24), bỏ qua giá trị nhỏ không đáng kể, chúng ta
có:
)]1(21[
2

3
//
2

ctgSx
JES
Q
t
++=
(1.31)
Giải đồng thời ba công thức (1.28, 1.30), (1.31), rút ra công thức xét lực Q
t

nh
sau:
8
u // //
3 / 4 5 / 4
c
4
4
t
3 3
//
3C
27
Q h h
12 12
E C E




=

(1.32)
Từ đó, chúng ta xác định đợc lực cắt theo công thức sau:


3 / 4
t
4
4
t t // ud //
3 3
Q 3C
1 27
P h
tg tg
E C E



=



(1.33)
Về mặt chất lợng phoi trong trờng hợp này không cao, tuy không rạn nứt song th-
ờng bị uốn tròn. Vì vậy, lúc trải ra dễ bị biến dạng, nhất là mặt trên.
- Trờng hợp phoi bị bẻ gãy: xảy ra khi trong phoi

k

> [

kgỗ
], mặt dới của phoi bị
gãy, mặt trên bị nén rất mạnh. Trong trờng hợp này quá trình tạo phoi xảy ra đúng
theo ba giai đoạn nh đã nói ở trên (hình 01c và 03).
Hình 03. Các dạng phoi trong trờng hợp cắt dọc
a. dạng phoi biến dạng dẻo;
b. dạng phoi cuộn tròn không bị gãy;
c. dạng phoi bị gãy
9
Giai đoạn một thực chất nh trờng hợp phoi một - phoi tạo thành dải (hình
03a). Song cần lu ý ở đây lực tăng từ lúc bắt đầu cắt, tức là với giá trị

k

không đến
giá trị [

kgỗ
] cực đại, để chuẩn bị tiến sang giai đoạn hai - giai đoạn bẻ phoi. Chúng
ta có thể dùng công thức (1.20), với giá trị trung bình, tức là 0,5 P
t
.
Giai đoạn hai thực chất là quá trình uốn và bẻ phoi. Nhng ở đây thay vào ứng
suất uốn dẻo của ngoại lực gây ra trong phoi là ứng suất kéo, uốn tới hạn của gỗ.
Nh vậy, chúng ta có thể dùng công thức (1.31) nhng thay

uđ

=

u

và xét giá trị
trung bình của nó tức là 0,5 P
t
.
Giai đoạn ba, thực chất lúc này phoi đã tạo xong, dao chỉ thực hiện một bớc
chuyển động của dao và chuẩn bị tạo phoi mới. Lực trong giai đoạn này không lớn,
theo kết quả thí nghiệm chỉ đạt 1/3 ữ 2/3 giá trị lực ở giai đoạn hai. Nh vậy, lực
trong trờng hợp này có thể lấy giá trị trung bình trong cả ba giai đoạn.
Chất lợng phoi trong trờng hợp này rất kém, các bề mặt không nhẵn.
+ Kết quả thí nghiệm về cắt dọc
10
Hình 04. Quan hệ lực cắt với chiều
dày phoi trong cắt dọc
Để khảo sát các thành phần lực trong cắt dọc, chúng ta thấy rằng: lực P
t
phụ
thuộc vào chiều dày phoi không phải ở dạng bậc nhất nh trong cắt bên. Lực P
t
có
liên quan với h theo dạng đờng cong. Mức tăng lực có xu hớng giảm khi tăng h.
Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu (hình 04).
2. Quy trình nghiên cứu về lực và công suất trong phay dọc.
Trong phay dọc, mỗi lỡi cắt làm nhiệm vụ dao cắt nh trong cắt gọt cơ bản.
Dạng cắt gọt là dạng cắt hở. Song điều khác ở đây là điểm đặt và chiều của lực.
Lực P tạo với mặt phẳng ngang một góc

0/2 và lực Q cũng tạo với mặt phẳng

đứng một góc

0/2. Do đó lực đẩy gỗ (hoặc cản đẩy gỗ) đợc tính theo công thức
sau:
Q
đ
= Pcos

0
2
+ Qsin

0
2
(2.1)
và lực PN vuông góc với lực cản đẩy gỗ là:
P
N
= Psin

0
2
+ Qcos

0
2
(2.2)
Đặt Qđ = mPN, trong phay m = 0,2ữ1,0. Các loại lực trong phay dọc này là:
a) Lực cắt tiếp tuyến - Lực cắt tức thời giữa gỗ và dao biến đổi khi cắt một phoi:
P = K.B.u

z
sin

0
(2.3)
Nếu K, u
z
và B không đổi,

thay đổi, rõ ràng lực P thay đổi (hình 05b). Khi phay
ngợc chiều, lực P bằng không lúc bắt đầu cắt và đạt giá trị cực đại lúc kết thúc cắt
một phoi và khi phay cùng chiều thì ngợc lại. Lực P
tb
đợc xác định bằng đồ thị nhờ
phơng pháp tích phân hoặc tính lực theo công thức sau.

z
tb
KBU H
P
R H
arccos 1
360 R
=


ữ

(2.4)
hay là:

11

tb z
H
P KBU
Đ
=
(2.5)
Lực tiếp tuyến cực đại có thể tính gần đúng là:
P
max
2P
tb
= 2KBU
z
z
U
D
(2.6)
b) Lực vòng - lực cắt gọt trung bình Pv. Lực cắt gọt tức thời chỉ xuất hiện trong giai
đoạn dao tiếp xúc với vật cắt, khi tạo phoi.
Trong một vòng quay của trục dao, dao chỉ tiếp xúc với gỗ ở những giai đoạn nhất
định, có những giai đoạn dao không tiếp xúc với gỗ, không tạo ra lực. Vậy lực
trung bình trong một vòng quay của trục dao sẽ là:
P
tb
ZL = P
v
D (2.7)
Từ đó lực vòng tiếp tuyến trung bình trong một vòng quay của trục dao là:

0
v tb tb
Z
LZ
P P P
D 360
= =
(2.8)
12
Hình 05. Lực tác dụng giữa dao và gỗ trong phay dọc
hay là:
z
v
KBHU Z
P
.D
=

(2.9)
Có thể xác định P
v
theo phơng pháp cân bằng diện tích (hình 01b).
c) Lực theo chiều xuyên tâm Q. Lực Q có thể là lực kéo hoặc lực nén lỡi dao. Q
cũng thay đổi theo chu kỳ cắt một phoi và trong một vòng quay của trục dao. Sự
thay đổi của lực này đợc ghi ở đồ thị (hình 05c). Để thuận tiện cho tính toán ngời
ta dùng tỷ số
Q

P
= m = 0,2ữ1,0. Từ đó các thành phần lực Q gồm Q
v
, Q
min
, Q
tb
,
Q
max
, tính tơng tự nh các công thức tính các thành phần lực của P. Song cần thay P
bằng mP. Còn giá trị Q đợc tính nh sau:
Q = mKBU
z
sin
0
(2.10)
Giá trị tức thời của lực Q có thể tính theo giá trị tức thời của lực P.
d) Công suất trong phay dọc. Trong phay dọc, lợng H nhỏ hơn nhiều so với bán
kính (1/25), vì vậy góc

0
khá nhỏ. Quá trình cắt gọt ở đây gần với quá trình cắt
dọc trong cắt gọt cơ bản. Công suất cắt gọt có thể dùng công thức trong cắt gọt cơ
bản. ở đây có dạng sau:
c
PBHU
N
60 102 9,81
=

ì ì
hay là:
c
P .Dn
N
60 102 9,81

=
ì ì
(2.11)
Công suất đẩy gỗ cũng tơng tự, song thay P bằng Q hoặc mP. Với gỗ Thông, v
= 25 m/s, = 50; = 10ữ15, tính K theo công thức sau:
z
a
K 7,55 1,18 a
H
U
D


ữ
ữ
= +
ữ
ữ

N/mm
2
(2.12)
13

3. Quy trình nghiên cứu về chất lợng bề mặt gia công của quá trình phay dọc.
Nói đến chất lợng gia công là nói đến hai nội dung chủ yếu: chất lợng bề
mặt gia công và độ chính xác gia công. Hai nội dung này xét trong phạm vi chính
xác cao và kích thớc nhỏ - tế vi, chúng có liên quan chặt chẽ với nhau, song với
kích thớc lớn chúng có khác nhau. Cần lu ý chất lợng gia công có liên quan mật
thiết đến chất lợng thành phẩm, bởi mục tiêu cuối cùng của công nghệ gia công là
thành phẩm. Nghiên cứu về vấn đề này có nhiều nhà khoa học tham gia, song hai
công trình nổi tiếng nhất là của hai GS. TS. . . . .
3.1 Độ nhẵn bề mặt gia công (GS. TS. . .)
Khi nói đến độ nhẵn bề mặt gia công là muốn nói đến hình dạng bề mặt gia
công so với hình dạng bề mặt hình học lý thuyết mà ngời thiết kế đòi hỏi. Bề mặt
đó có thể là mặt phẳng, mặt cong Song các bề mặt này bao giờ cũng phụ thuộc
vào độ không nhẵn, tức là độ lồi lõm của bề mặt gia công. Xét độ lồi bề mặt gia
công có mấy loại:
- Độ lồi lõm do dấu vết của dao cắt trên bề mặt gia công
- Độ lồi lõm do chuyển động cơ học của dao cắt
- Độ lồi lõm do các phần tử gỗ bị phá hủy
- Độ lồi lõm do đàn hồi không đều của vật cắt
- Độ lồi lõm động học, rung động của máy.
3.2. Đánh giá trị số không nhằn trong gia công gỗ.
Từ kết quả nghuên cứu GS. TS. . . đã đa ra đợc bảng phân loại
độ không nhẵn trong lĩnh vực gia công chế biến gỗ. Theo Ông nếu phân theo dạng
lồi lõm, độ nhẵn bề mặt gia công đợc chia làm 5 nhóm: lợn, sóng, nhấp nhô, sóng
và nhấp nhô cuối cùng là lợn sóng và nhấp nhô (hình 06b). Tất cả các dạng lồi lõm
trên đợc đánh giá theo trị số bình quân gia quyền các giá trị lồi lõm lớn nhất (hình
06a). Giá trị bình quân đợc tính theo công thức sau:
14
max1 max2 max3 maxn
max
H H H H

H
n
+ + + +
=
(3.1)
3.3 Phân cấp độ nhẵn trong gia công gỗ
GS. TS. .. đã nghiên cứu độ nhẵn phần lớn các dạng gia công gỗ.
Theo khả năng của máy, dao cắt và theo yêu cầu của các khâu công nghệ, độ nhẵn
cao nhất có thể đạt là 16 àk và thấp nhất là 1600 àk. Ông đã phân thành 10 cấp độ
nhẵn bề mặt gia công (bảng 3.1). Để đo độ nhẵn bề mặt gia công ngời ta dùng
đồng hồ đo độ dài - micromet, phổ biển là dùng dụng cụ quang học chuyên dùng
do GS. TS. . . nghiên cứu chế tạo ra chúng ta sẽ xem xét nó ở phần
sau.
Bảng 3.1. Phân cấp các loại độ nhẵn bề mặt gia công
Cấp độ
nhẵn
Độ nhấp nhô lồi
lõm H max (àk)
Ký mã hiệu
cấp đỗ nhẵn
Cấp độ
nhẵn
Độ nhấp nhô lồi
lõm H max (àk)
Ký mã hiệu
cấp đỗ nhẵn
1
Trên 1600ữ1250 G1
6
nt 200ữ100 G 6

2
từ 1250ữ800 G 2
7
nt 100ữ60 G 7
3
nt 800ữ500 G 3
8
nt 60ữ30 G 8
4
nt 500ữ315 G 4
9
nt 30ữ16 G 9
5
nt 315ữ200 G 5
10 Dới 16
G 10
15




3.4 Công trình nghiên cứu về độ nhằn trong gia công gỗ GS.TS. ..
Cho đến nay trong lĩnh vực độ nhẵn bề mặt gia công ngời đã có nhiều công
sức nghiên cứu nó vẫn là GS.TS. .. và học trò của ông đã nghiên cứu
sâu hơn tững tĩnh vực.
3.5. Khái niệm độ không nhẵn bề mặt gia công gỗ.
Lợn
Sóng
Nhấp nhô
Sóng và

nhấp nhô
Lợn, sóng
và nhấp
nhô
16
t
t
a.
Hmax
b.
Hình 06. Các dạng lồi lõm của bề mặt gia công và cách đánh giá
Về mặt lý thuyết GS.TS. .. đã có định nghĩa độ nhẵn bề mặt gia
công sau:
Độ nhẵn bề mặt gỗ đợc gia công là mức độ phù hợp độ phẳng của chi tiết sau khi
đợc gia công so với bề mặt theo lý thuyết hình học của chi tiết. Bề mặt có thể là
mặt phẳng, tròn xoay, mặt cầu
Bề mặt thực của chi tiết thì bao giờ cũng không nhẵn bởi các yếu tố công cụ, máy,
chế độ gia công và ngay cả với nguyên vật liệu gia công - gỗ.
Từ đó đặt ra cho chúng ta là phải làm gì ? phải xem xét các yếu tố đó trong quá
trình gia công để đạt độ nhẵn theo lý thuyết.
+ Sơ đồ không nhẵn của bề mặt.
- Vết gia công:
* Trong phay dọc
-Không nhẵn do đàn hồi phục hồi vị trí cũ của gỗ
* Độ cứng khác nhau đàn hồi khác nhau
* Mắt gỗ
-Không nhẵn do bị phá huỷ
* Do gỗ có cơ lý tính không đồng đều
* Do độ sắc của dao không đều
-Không nhẵn do bị xơ, xớc

* Do sự sắp xếp các thớ gỗ
* Do chiều tác động của dao
-Không nhẵn do cấu trúc của gỗ
* Sự khác nhau về cơ lý tại các vùng của gỗ
* Mắt gỗ
17
e
Tất nhiên có thể phân ra
-Độ không nhẵn thô đại do cấu trúc của máy, chế độ gia công mà tạo ra vệt dài.
-Độ không nhẵn tế vi
3.6. Phơng pháp nghiên cứu.
* Dùng lý thuyết cộng với thống kê thí nghiệm
Lý thuyết lấy giá trị Hmax cho tất cả các trờng hợp gia công.
Đối với các dạng gia công.
Trong ca xẻ H max
Trong phay, tiện H max
Trong đánh nhẵn H max
Trong khoan H max
Trong đột đục lỗ H max
* Thực nghiệm theo xác xuất thống kê.
+ Phong pháp đo.
Dụng cụ đo
Có 3 loại chủ yếu sau đây GS.TS. ..
$ Đồng hồ đo - Indicator
$ Công cụ quang học
3.7. Kết quả nghiên cứu.
3.7.1.Từ nghiên cứu GS.TS. .. đã đa ra bảng 3.1. phân cấp độ
nhẵn trong gia công gỗ và đặc biết là đa ra mối liên quan giữa Hmax với một số
18
Xd

Hình 07. Nguyên lý máy đo độ lồi lõm của bề mặt trong gia công
bằng quang học
yếu tố tham gia trong quá trình cắt gọt ở các dạng gia công khác nhau áp dụng chế
độ gia công theo chất lợng bề mặt gia công.
Hmax = A + B h (3.2)
3.7.2. Kết quả nghiên cứu về độ nhẵn bề mặt gia công gỗ
Với phơng pháp nh đã trình bày ở trên GS.TS. .. đã đo độ không nhẵn
của bề mặt gia công hầu nh trên các máy gia công. Chúng ta hãy xem xét kết quả
một số trờng hợp phổ biến nh sau:
Bảng 3.2. Độ dài bớc sóng nhấp nhô cơ học trong phay dọc
theo đờng kính dao và cấp độ nhẵn.
Đờng kính

dao (mm)
Chiều dài bớc sóng l (mm)
G9 G8 G7 G6 G5
100
120
140
160
180
3,5
4,0
4,2
4,5
4,0
5,0
5,5
6,0
6,5

7,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
10,0
10,5
11,0
12,0
11
12
13
14
15
Bảng 3.3. Cấp độ nhẵn gia công gỗ với loại giấy đánh nhẵn
Đạng gia công Dạng đ/nhẵn Cấp đ/nhẵn Trị số đ/nhẵn Tốc độ ăn dao
G àk
mm
+Ca sọc gỗ lá kim
+Phay
Thô
Thô
Bán tinh
Tinh
1
5-6
7-8
9

1600-1250
315-100
100-30
30-16
2-1,4. 2-1,8
19
Bảng 3.4. Độ nhấp nhô của bề mặt gia công gỗ trong phay dọc - ngang
L
ợng đẩy gỗ t-
ơng ứng vói
một dao Uz
Độ cao nhấp nhô bề mặt gia công H max (àk)
với các thông só góc gặp max
0 15 30 45 60 75 90 105-180
0,25
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
30
40
60
100
200
320
60
80
100
200

300
420
80
140
250
340
450
470
80
120
250
300
500
550
70
90
170
230
300
400
60
80
100
170
250
340
30
60
80
110

200
320
30
45
60
100
200
320
3.7.3. Công trình nghiên cứu của GS. TS. ... GS. TS.
... đã nghiên cứu độ chính xác gia công hầu hết các máy chế biến
gỗ và đã đa ra độ sai lệch kích thớc khi gia công gỗ.
Các cấp dung sai có mối liên hệ nh sau: nếu gọi là dung sai cấp 2 và độ
chính xác i = , thì dung sai của cấp chính xác bậc 1 sẽ là i = 0,5 và bậc 3 sẽ là:
i = 2.
Bảng 3.5. Dung sai gia công chi tiết gỗ, kích thớc i =
với bậc 2 về độ chính xác
20
Kích thớc
danh nghĩa
D và d
(mm)
1ữ10
10ữ18
18ữ30
30ữ50
50ữ80
80ữ120
120ữ260
260ữ500
500ữ800

800ữ1250
1250ữ2000
2000ữ3150
Ghi chú
Sai lệch i
(mm 10-1)
2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0 7,0 8,5 10 12 14
Sai lệch độ chínhxácbậc 2
Nếu xét chế độ lắp ghép, trong gia công gỗ có 7 chế độ sau đây:
1 - Lắp nén ký hiệu là - Gne;
2 - Lắp chặt là - Gch;
3 - Lắp căng là - Gca;
4 - Lắp khít là - Gkh;
5 - Lắp trợt là - Gtr;
6 - Lắp lỏng - Glo;
7 - Lắp rất lỏng - Grl.
Nếu độ chính xác lắp ráp yêu cầu theo bậc thì mỗi chế độ có kèm theo ký hiệu bậc
của cấp chính xác. Thí dụ:
Gca1 - chế độ lắp căng ở cấp chính xác bậc 1
Gca - chế độ lắp căng ở cấp chính xác bậc 2
Gca3 - chế độ lắp căng ở cấp chính xác bậc 3.
ở cấp chính xác bậc 2 không ghi thêm ký hiệu.
Dung sai các dạng lắp ghép .
Trong qúa trình phay dọc gỗ thì chất lợng bề mặt là yếu tố hết sức quan
trọng. Nó quyết định đến chất lợng sản phẩm, tính thẩm mỹ của sản phẩm, vì vậy
trong quá trình gia công chúng ta phải hết sức lu ý đến các yếu tố nh lợng ăn dao
21
U
z
, độ sâu bớc sóng H

max
. , độ tù của lỡi dao bởi đó là các yếu tố quyết định lên
chất lợng của sản phẩm trong quá trình phay.
Trong phay dọc xuất hiện nhấp nhô động học của quá trình phay dạng gợn
sóng, các thớ gỗ bị phá huỷ, bị xớc, đàn hồi. Trên mặt cắt dọc của chi tiết xuất hiện
những gợn sóng, mỗi bớc sóng, tơng ứng với một lợng ăn dao U
z
(hình 08). Độ
sâu của bớc sóng H
max
đợc tính nh sau:

2
2
max
e
H R R
4
=
(3.3)
hay là:
2
z
max
z
U
e R
H
U Z
8R 8

R
2









(3.4)
Dấu cộng - (phay ngợc chiều), dấu trừ - (phay cùng chiều), công thức (3.4) chỉ
dùng ở trờng hợp các mũi dao đặt trên, đờng tròn có chu vi với bán kính R hoặc
trục gá dao chỉ có một lỡi dao. Thực tế bao giờ cũng có sự sai lệch của quá trình
đặt dao cho nên độ dài bớc sóng sẽ khác nhau, kéo theo H
max
thay đổi. Vậy phải
xác định độ dài bớc sóng e
1
lớn nhất và là bớc sóng có độ sâu H
max
lớn nhất.
Chúng ta có e
1
với số lỡi dao bằng 2 là:
n
1
n
U

R
e
U 2

= +
(3.5)
ở đây: = R
max
- R
min
sai số lắp dao; U
n
- lợng đẩy gỗ một vòng quay trục phay.
Để thuận tiện cho việc xác định e chúng ta dùng đồ thị (hình 08). Công thức (3.5)
và (hình 08) có thể áp dụng cho ổ dao có nhiều lỡi dao.
22
Hình 08. Mối tQơng quan giữa chiều dài bQ
ớc sóng trong phay dọc với lQợng đẩy gỗ un
với các đQờng kính dao khác nhau
23