Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất lượng mạch xẻ khi xẻ dọc gỗ keo lá tràm bằng cưa đĩa tại trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng trường đại học lâm nghiệp

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA CHẾ BIẾN LÂM SẢN

--------------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA LƢỢNG MỞ CƢA
ĐẾN CHẤT LƢỢNG MẠCH XẺ KHI XẺ DỌC GỖ KEO LÁ
TRÀM BẰNG CƢA ĐĨA TẠI TRUNG TÂM THỰC NGHIỆM
VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ CÔNG NGHIỆP RỪNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGÀNH : CHẾ BIẾN LÂM SẢN
MÃ SỐ : 101

Giáo viên hướng dẫn : T.S. Hoàng Tiến Đượng

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Duy Trọng
Khóa học

: 2006 - 2010

Hà Nội, 2010


LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hồn thành khố luận tốt nghiệp em xin bày tỏ lòng biết ơn
sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn T.S Hoàng Tiến Đượng. Cảm ơn các thầy cô
giáo trong khoa Chế Biến Lâm Sản trường Đại Học Lâm Nghiệp, cảm ơn các
cán bộ nhân viên phòng thí nghiệm, Trung tâm chuyển giao cơng nghệ Cơng

Nghiệp Rừng, trung tâm thư viện, các phòng ban Trường Đại Học Lâm
Nghiệp, cùng toàn thể các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ em trong quá trình
thực hiện đề tài .
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội Ngày 14 tháng 05 năm 2010
Sinh Viên Thực Hiện

Nguyễn Duy Trọng


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trước sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật của các
ngành kỹ thuật nói chung và ngành chế biến lâm sản nói riêng. Đi cùng với nó
chất lượng sản phẩm khơng ngừng được nâng cao, sự ra đời của hàng loạt
máy móc thiết bị hiện đại đã và đang dần thay thế con người trong nhiều lĩnh
vực đặc biệt trong những công việc nặng nhọc và trong những công việc nguy
hiểm. Nhờ những thiết bị có khả năng điều khiển thơng qua sự trợ giúp của
máy tính con người hồn tồn kiểm sốt, khống chế được mọi quá trình sản
xuất bằng cơ giới.
Tuy nhiên, để có một q trình sản xuất hoạt động một cách có hiệu quả
thì trước tiên phải xây dựng lên một mơ hình cả về tổ chức quản lí lẫn hoạt
động một cách chặt chẽ và cần có những hiểu biết một cách sâu sắc cơng nghệ
của q trình sản xuất.
Máy cưa đĩa là một thiết bị chuyên dùng và được sử dụng rộng rãi trong
hầu hết các lĩnh vực của ngành chế biến lâm sản như : trong công nghệ xẻ mộc, ván nhân tạo đặc biệt trong công nghệ sản xuất ván ghép thanh.
Nhằm nâng cao những tính năng của cưa đĩa và tạo cơ sở cho việc
tổ chức, sử dụng cưa đĩa có hiệu quả. Được sự phân công của khoa Chế
Biến Lâm Sản, bộ môn máy và thiết bị chế biến lâm sản , t ôi tiến hành
thực hiện đề tài:
“ Nghiên cứu ảnh hƣởng của lƣợng mở cƣa đến chất lƣợng mạch xẻ khi

xẻ dọc gỗ keo lá tràm bằng cƣa đĩa tại trung tâm thực nghiệm và chuyển
giao công nghệ công nghiệp rừng trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp ”
Trong quá trình thực hiện đề tài ngồi sự nỗ lực của bản thân cịn có sự
giúp đỡ nhiệt tình của tập thể cán bộ cơng nhân viên Trung tâm công nghệ
công nghiệp rừng , Trung tâm thư viện trường Đại Học Lâm Nghiệp và các
bạn bè đồng nghiệp. Đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy giáo Tiến Sĩ Hoàng
Tiến Đượng.
1


Đến nay tơi đã hồn thành bản luận văn với các nội dung sau :
Đặt vấn đề
Phần I : Tổng quan
Phần II :

Kết quả nghiên cứu lý thuyết

Phần III :

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

Kết Luận Và Kiến Nghị
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do lần đầu làm quen với công tác
nghiên cứu khoa học nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong
các thầy giáo, cơ giáo, các bạn bè đồng nghiệp đóng góp ý kiến để bản luận
văn được hoàn thiện hơn.

2

TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Tên đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất lượng mạch
xẻ khi xẻ dọc gỗ keo lá tràm bằng cưa đĩa tại trung tâm thực nghiệm và chuyển
giao công nghệ công nghiệp rừng trường Đại Học Lâm Nghiệp ”
Đề tài đƣợc thực hiện với các nội dung sau :
-Nghiên cứu, khảo sát nguyên lý làm việc của máy cưa đĩa xẻ dọc.
-Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất lượng của mạch
xẻ khi xẻ dọc gỗ bằng cưa đĩa xẻ dọc.
-Khảo nghiệm ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất lượng mạch xẻ khi xẻ
dọc gỗ keo lá tràm bằng cưa đĩa tại trung tâm thực nghiệm và chuyển giao
công nghệ công nghiệp rừng trường đại học lâm nghiệp.
-Phân tích và xác định lượng mở cưa hợp lý.
Để tiến hành nghiên cứu tôi đã kết hợp các phƣơng pháp nghiên cứu sau :
-Phương pháp khảo sát: khảo sát và xem xét q trình làm việc của cưa đĩa,
thơng số của máy.
-Phương pháp lý thuyết : nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng của lượng mở cưa
đến chất lượng mạch xẻ.
-Phương pháp kế thừa : Sử dụng các tài liệu chuẩn , các tài liệu đã nghiên cứu
trước đó mà đã được các tổ chức có thẩm quyền cơng nhận để tham khảo, kế thừa .
-Phương pháp khảo nghiệm : xác định ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất
lượng mạch xẻ.
Kết quả nghiên cứu đạt đƣợc cụ thể là:
- Tổng hợp được lý thuyết về quá trình xẻ dọc bằng cưa đĩa, từ đó xây dựng
được cơ sở lý luận về ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất lượng mạch xẻ
khi xẻ dọc bằng cưa đĩa.
- Nghiên cứu thực nghiệm được ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất lượng
mạch xẻ với 5 mức mở cưa từ λ = 0,4 – 0,8 (mm).Khi lượng mở cưa tăng lên
dẫn tới sai số chiều dày tăng, độ nhấp nhô bề mặt cắt tăng , số vết sứt mép
cạnh ván tăng lên và mức độ cháy thành mạch xẻ giảm và ngược lại.
2

- Đề xuất lượng mở cưa hợp lý là 0,4 – 0,5 (mm) cho máy cưa đĩa xẻ dọc
 6 tại trung tâm công nghiệp rừng khi xẻ gỗ keo lá tràm.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong sản xuất sản phẩm mộc từ nguyên liệu gỗ tự nhiên hay gỗ nhân
tạo ( ván dăm, ván dán, ván sợi, MDF, ván ghép thanh….) việc dùng máy cưa
đĩa để pha phôi chi tiết, làm mộng hay tạo các đường soi thường được dùng
trong các nhà máy , xí nghiệp sản xuất sản phẩm mộc.
Thiết bị máy móc trong chế biến gỗ nói chung , cũng như cưa đĩa xẻ
dọc nói riêng , để đạt được chất lượng sản phẩm theo yêu cầu đã đặt ra khi sử
dụng chúng cần xây dựng một chế độ gia công hợp lý. Việc thực hiện những
nhiệm vụ này liên quan mật thiết với tổ chức hiện đại sản xuất , trên các xí
nghiệp hoạt động , với chun mơn hố cao và tối ưu hố các q trình sản xuất .
Khi xây dựng chế độ tối ưu của các q trình cơng nghệ và thiết bị thì
việc mơ tả tốn học các q trình cơng nghệ , thiết lập các tương quan số
lượng giữa các yếu tố công nghệ , các yếu tố kinh tế và yếu tố môi trường là
rất quan trọng. Mặt khác trong gia công chế biến lâm sản những nhiệm vụ
thuộc về thiết kế , tổ chức và điều khiển , thao tác các quá trình sản xuất được
giải quyết như chúng ta đã biết , các phương pháp truyền thống , bản chất của
chúng là so sánh kinh tế , kỹ thuật của một số khơng lớn của các phương án
có thể , cịn khi tính tốn người ta sử dụng giá trị trung bình của các thơng số tính.
Đặc tính xác suất của các thông số và sự liên hệ giữa chúng không thể
khơng xét đến. Mặc dù có nhiều thành tựu trong nghiên cứu công nghệ gia
công cơ giới gỗ, song chưa có các mơ tả tốn học, các mơ hình tốn học cho
số lượng lớn các q trình cơng nghệ gia công gỗ.
Để tạo lập những cơ sở khoa học, những giải pháp kỹ thuật giúp các cơ
sở sản xuất khắc phục những tồn tại trên góp phần mang lại hiệu quả kinh tế
cao đồng thời đưa ra những luận cứ khoa học phục vụ đào tạo và nghiên cứu

ứng dụng cần thiết và cấp bách cần phải có những nghiên cứu sâu hơn và toàn
diện hơn về hệ thống máy, công cụ cắt gọt, chế độ gia công, vật liệu gia cơng.
Chính vì vậy tơi tiến hành thực hiện đề tài : “ Nghiên cứu ảnh hƣởng của
lƣợng mở cƣa đến chất lƣợng mạch xẻ khi xẻ dọc gỗ keo lá tràm bằng
3


cƣa đĩa tại trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp
rừng trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp.”
PHẦN I
TỔNG QUAN
1.1.Các cơng trình nghiên cứu có liên quan
a. Một số cơng trình nghiên cứu trên thế giới
Q trình cưa xẻ gỗ là q trình gia cơng gỗ bằng cơ giới. Cùng với sự
phát triển của gia công gỗ bằng cơ giới, lý thuyết cắt gọt gỗ đã ra đời và phát
triển khơng ngừng.Những người có cơng trong việc xây dựng và phát triển lý
thuyết cắt gọt gỗ phải kể đến các nhà bác học Xô Viết như giáo sư tiến sĩ I. A.
Time, giáo sư P. A. Aphanaxiev, kỹ sư Denpher, giáo sư M.A.Đesevooi, giáo
sư C. A. Voskrexenski, giáo sư A. L. Bersatski, …
Lý thuyết cắt gọt gỗ đi sâu nghiên cứu về các lực phát sinh trong quá
trình gia công gỗ bằng cơ giới, công suất của thiết bị, chất lượng sản phẩm khi
gia công… Những đại lượng này rất cần thiết, chúng làm cơ sở cho việc lựa
chọn hình dáng, tính tốn kích thước của các cơng cụ cắt, tính tốn thiết kế và
sử dụng hợp lý các thiết bị và các công cụ gia công gỗ.
Năm 1870, tỷ suất lực cắt lần đầu tiên được giáo sư tiến sĩ I. A. Time
xác định cho các trường hợp cắt đơn giản bằng phương pháp thực nghiệm.
Năm 1933, giáo sư tiến sĩ M. A. Đesevooi đã tổng hợp và xây dựng
hoàn chỉnh lý thuyết cắt gọt gỗ. Năm 1939, ông cho ra đời cuốn sách “ Kỹ
thuật gia công gỗ ”, đó là một cơng trình lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết
và những kinh nghiệm thực tế trong gia công gỗ mà trên thế giới lúc đó chưa

có cơng trình nghiên cứu tương tự nào ra đời.
Nghiên cứu quá trình cắt gỗ theo hướng kết hợp lý thuyết và thực
nghiệm đã được các nhà khoa học Mỹ tiến hành như C.Fraz với những kết
luận quan trọng về sự tạo phôi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt.

4


Tỷ suất lực cắt khi cưa ngang và xẻ dọc gỗ đã được giáo sư tiến sĩ A. L.
Bersatski xác định bằng cơng thức thực nghiệm và tìm ra đồ thị phụ thuộc
giữa bề rộng mạch cưa và lượng ăn gỗ của một răng cưa năm 1956.
Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt gỗ ngày càng được
hồn chỉnh hơn với những cơng trình nghiên cứu mới về cắt gọt của các giáo
sư A. L. Bersatski, C. A.Vơtcrexensiki, E. G. Ivanopski đã ra đời. Lực phát
sinh trong q trình gia cơng gỗ bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và
chính xác hơn. Tỷ suất lực cắt khi cưa gỗ được xác định thông qua công thức
lý thuyết.
GS. TS. B. M. Buglai 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 cơng
nghệ, độ nhẵn cao nhất có thể đạt là 16 μk và thấp nhất là 1600 μk. Ông đã
phân ra thành 10 cấp độ nhẵn bề mặt gia cơng.
Ngun lý cấu tạo, tính năng cơng nghệ của các máy chế biến gỗ nói
chung, các máy cưa đĩa nói riêng đã được các nhà khoa học nổi tiếng như F.
M. Manros, A.E. Grube, H. B. Makovski… nghiên cứu sâu rộng.
Nhằm không ngừng nâng cao khả năng làm việc của các lưỡi cưa đĩa,
nhiều cơng trình đã đi sâu nghiên cứu động học, động lực học q trình gia
cơng. Điển hình là các cơng trình của U. M. Stakhiev, A. A Sanhikov.
Chế độ gia công là một trong những vấn đề có tầm quan trọng, đặc biệt
là trong nghiên cứu sử dụng thiết bị công nghệ. Chế độ gia công hợp lý góp
phần quyết định đến chất lượng và năng suất gia công. Do vậy vấn đề này

luôn được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà công nghệ, nhà sản xuất, điển
hình về lĩnh vực này có các cơng trình nghiên cứu A. L. Bersatski, A. A.
Pyzurin, M. S. Rozenblit…
b. Một số cơng trình nghiên cứu trong nƣớc
Những nghiên cứu về sự tác động tương hỗ giữa công cụ ( dao cắt ) và
đối tượng gia công gồm một số cơng trình nghiên cứu của các tác giả :
T.S.Hồng Nguyên và Nguyễn Văn Minh, như “ Gia công cắt gọt gỗ Việt
5


Nam ”; “ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến lực và độ tù của răng
khi xẻ gỗ Việt Nam bằng cưa sọc”… Các tác giả đã xác định tỷ suất lực cắt
của một số loại gỗ Việt Nam, như : Sến, Lim, Sau Sau, khi cắt ngang và gỗ
Sến khi xẻ dọc.
Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ đẩy phôi tới chất lượng mạch cắt ván
dăm bằng cưa đĩa. Từ đó thiết lập chế độ gia công hợp lý khi cắt ván dăm
bằng cưa đĩa đã được T.S. Hoàng Tiến Đượng đề cập đến trong báo khoa học
công nghệ.
Về các thiết bị gia công chế biến gỗ nói chung, các máy cưa đĩa sử
dụng trong pha phơi ván nhân tạo đã được T.S. Hồng Việt giới thiệu trong tài
liệu “ Máy và thiết bị chế biến gỗ ”.
Ngồi ra cịn có một số nghiên cứu ứng dụng xác định chế độ gia công
gỗ tự nhiên và ván nhân tạo trên các máy cưa đĩa cũng đã được triển khai thực
hiện qua các luận văn tốt nghiệp đại học của Nguyễn Văn Đoàn (2002), Nguyễn Quốc
Huy (1998)…
Nhận xét : Về mặt phương diện lý thuyết, quá trình gia công gỗ và ván
nhân tạo đã được nghiên cứu tương đối hồn chỉnh. Nhiệm vụ mơ tả tốn học
các q trình gia cơng gỗ nói chung, cưa đĩa nói riêng phục vụ điều khiển và
tối ưu hoá các quá trình cơng nghệ sản xuất cũng đã được luận chứng giải
quyết cho loại hình gia cơng ở các nước phát triển trên thế giới. Mặc dù đã có

nhiều đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ gia cơng đến chất
lượng sản phẩm, nhưng vẫn chưa có đề tài nào đề cập đến ảnh hưởng của
lượng mở cưa đến chất lượng mạch xẻ khi xẻ dọc gỗ keo lá tràm bằng cưa đĩa.
Vì vậy tơi đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng của lƣợng
mở cƣa đến chất lƣợng mạch xẻ khi xẻ dọc gỗ keo lá tràm bằng cƣa đĩa
tại trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng
trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp.”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu

6


Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định mối tương quan giữa lượng
mở cưa của cưa đĩa xẻ dọc với chất lượng mạch xẻ khi xẻ dọc gỗ keo lá tràm,
thơng qua đó đề xuất lượng mở cưa hợp lý cho quá trình sản xuất trong thực tiễn.
1.3. Phạm vi nghiên cứu
Mơ tả tốn học , thiết lập và giải bài toán xác định chế độ tối ưu của cưa
đĩa cho mọi chủng loại nguyên liệu và sản phẩm khác nhau là vấn đề sâu, đòi
hỏi thời gian và kinh phí rất lớn . Vì vậy ở đây tôi chỉ dừng lại ở phạm vi
nghiên cứu sau :
a. Thiết bị nghiên cứu
-Thiết bị nghiên cứu là máy cưa đĩa xẻ dọc  6 với các thông số sau : Đường
kính lưỡi cưa D =380 (mm), số răng Z = 56, bước răng t =22 (mm), chiều dày
lưỡi cưa b = 3 (mm), dạng răng thẳng.
b. Sản phẩm xẻ
-Loại gỗ : gỗ keo lá tràm.
-Độ ẩm : W = 15 (%)
-Chiều cao mạch xẻ H = 25 (mm)
c.Các thông số của chế độ gia công
● Biến số : Lượng mở cưa λ ( mm).

●Hàm số : -Độ nhấp nhô bề mặt
-Số vết sứt cạnh góc của ván xẻ
-Sai số chiều dày ván xẻ.
-Diện tích cháy thành mạch xẻ.
Từ đó xác lập được mối tương quan giữa chất lượng mạch xẻ và một
tham số biến động của chế độ gia công là lượng mở cưa của cưa đĩa λ.
1.4.Nội dung nghiên cứu
-Nghiên cứu, khảo sát nguyên lý làm việc của máy cưa đĩa xẻ dọc.
-Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất lượng của mạch
xẻ khi xẻ dọc gỗ bằng cưa đĩa xẻ dọc.

7


-Khảo nghiệm ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất lượng mạch xẻ khi xẻ
dọc gỗ keo lá tràm bằng cưa đĩa tại trung tâm thực nghiệm và chuyển giao
công nghệ cơng nghiệp rừng trường đại học lâm nghiệp.
-Phân tích và xác định lượng mở cưa hợp lý.
1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để tiến hành nghiên cứu tôi đã kết hợp các phương pháp nghiên
cứu sau :
-Phương pháp khảo sát: khảo sát và xem xét quá trình làm việc của cưa đĩa,
thông số của máy.
-Phương pháp lý thuyết : nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng của lượng mở cưa
đến chất lượng mạch xẻ.
-Phương pháp kế thừa : Sử dụng các tài liệu chuẩn , các tài liệu đã nghiên cứu
trước đó mà đã được các tổ chức có thẩm quyền cơng nhận để tham khảo, kế
thừa .
-Phương pháp khảo nghiệm : xác định ảnh hưởng của lượng mở cưa đến chất
lượng mạch xẻ.

8


PHẦN II
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
2.1. Xẻ dọc bằng cƣa đĩa.
2.1.1 Quá trình cắt phoi khi xẻ dọc của một răng cƣa mở bằng phƣơng
pháp bẻ cong.
Xẻ dọc là quá trình xẻ được dùng chủ yếu là để phân chia gỗ cây, phiến
thanh thành những thanh nhỏ. Gỗ được phân chia theo chiều dọc thớ gỗ. Khi
xẻ dọc phương mạch xẻ song song với phương của thớ gỗ.
Cưa xẻ dọc nói chung , đều thực hiện theo kiểu cắt kín. Vì vậy q trình
tạo phoi vận chuyển phoi và đào thải chúng ra khỏi mạch kín có điểm đặc biệt.
Quá trình cắt gọt của răng cưa xẻ dọc là :
Khi cưa, răng cưa cắt gỗ bằng 3 cạnh cắt, một lần cắt răng cưa hồn thành
hành trình cắt gọt 3 bề mặt.Lưỡi cắt chính thực hiện cắt ngang thớ gỗ, cạnh
phụ thực hiện giống như cắt bên.

Hình 2.1 Cắt gọt của răng cƣa xẻ dọc.
Khi xẻ dọc, lưỡi cắt chính (đầu răng) thực hiện cắt đứt sợi gỗ, lúc này
mặt trước răng tiếp xúc và nén vào gỗ. Răng cưa đi sâu dần vào gỗ làm cho
lực nén vào gỗ của mặt trước răng dần dần tăng lên, khi lực nén đủ lớn, lớp gỗ
9


1, 2 chịu lực nén của mặt trước răng men theo đường cưa cắt theo bề mặt sợi
gỗ. Lớp gỗ sau khi bị cắt tiếp tục chịu lực nén của mặt trước răng bị gãy và
trượt tạo thành mùn cưa.
Khi xẻ dọc, mặt bên của ván và chiều tốc độ đẩy gỗ song song với

phương của thớ gỗ . Về mặt cắt gọt, cưa xẻ dọc là hoàn toàn khác với cắt dọc.
Thực chất quá trình xẻ dọc là cắt ngang (hình2.2).

Hình 2.2 Quá trình tạo phoi khi xẻ dọc gỗ.
Xem cạnh cắt chính OO1, chiều tốc độ thực gần như vng góc với
phương của thớ gỗ. Khi thực hiện quá trình xẻ dọc, cạnh cắt OO1 cắt đứt các
thớ gỗ, làm phoi mất liên kết với đáy mạch xẻ, tạo ra mặt cắt OO 1BB1, sau đó
nhờ mũi cắt tạo hình nêm của dao mà tạo ra lực ở mặt trước, lực này làm phoi
biến dạng và mất liên kết (bị trượt dọc) với phôi, tạo ra mặt bên của phoi
OACD và O1A1C1D1.
Hình dạng và sự tạo phoi trong trƣờng hợp bẻ cong răng cƣa.
Dạng phoi trong trường hợp này như hình 2.3, phoi có tiết diện ngang
hình chữ L. Chiều dày phần mũi răng cưa bằng chiều dày bản cưa, vì vậy phoi
có chiều rộng lớn nhất bằng chiều dày bản cưa, chiều dày lớn nhất của phoi
bằng hai lần lượng đẩy gỗ ứng với một răng cưa.

10


Hình 2.3 Hình dạng phoi trong trƣờng hợp bẻ cong.
Khi mở cưa theo phương pháp bẻ cong ( một răng bẻ cong sang trái,
một răng bẻ cong sang phải theo tuần tự sẽ có dạng phoi như hình trên.
Chiều dày mũi răng cưa trong trường hợp này bằng chiều dày bản
cưa.Vì vậy phoi có chiều rộng lớn nhất bằng chiều rộng bản cưa. Quá trình
tạo phoi ở đây xảy ra như sau : cạnh cắt chính của răng cưa cắt ngang đứt thớ
gỗ, triệt tiêu mối liên hệ giữa phoi với đáy mạch xẻ. Sau đó do răng cưa có
dạng hình nêm , trong quá trình chuyển động của cưa và gây áp lực lên phoi
theo mặt trước của răng cưa làm phoi trượt xê dịch theo chiều dọc thớ gỗ, cắt
đứt mối liên hệ với một bên là thành ván xẻ và một bên là phần phoi chưa tạo thành.
2.1.2 Động học trong quá trình xẻ dọc bằng cƣa đĩa.

Cưa đĩa là dạng cưa xẻ mà lưỡi cắt là những răng cưa nằm trên chu vi
của đĩa cưa. Động cơ truyền chuyển động đến trục động cơ thông qua bộ
truyền puli dây đai. Đĩa cưa quay tròn đều quanh trục cố định thực hiện
chuyển động cắt (V), phôi được đẩy vào theo chuyển động thẳng đều .

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cƣa đĩa.

11


Chuyển động chính trong q trình xẻ này là chuyển động của
lưỡi cưa. Còn chuyển động ăn dao là chuyển động của gỗ. Ở đây vận tốc cắt
được tính theo công thức:
V

Dn
60.1000

m/ s

(2.1)

Chuyển động ăn dao là chuyển động của gỗ hay tốc độ đẩy (U) và được
tính theo cơng thức:
U

U zDn
(m / p)
1000.t

(2.2)

Trong đó:
V: Tốc độ cắt (m/s)
U: Tốc độ đẩy (m/p)
Uz: Lượng đẩy gỗ tương ứng với một răng cưa (mm), là khoảng cách của hai
răng cưa liên tiếp nhau.
D: Đường kính của đĩa cưa (mm)
t: Bước răng (mm)
n: Số vòng quay của trục cưa (v/p)
Tốc độ chuyển động thực của đĩa cưa là:
V  V 2  U 2  2UV cos 

(2.3)

Khi xẻ gỗ bằng cưa đĩa thì góc gặp thớ thay đổi từ min , tb đến  max :
Ta có: min  vao  arccos(

aH
)
R

(2.4)

a
R

 max   ra  arccos( )

tb 

v   r
2



arccos(

(2.5)
aH
a
)  arccos
R
R
2

(2.6)

Và góc tiếp xúc giữa răng cưa với gỗ là:
tb  r  v  arccos

a
aH
 arccos(
)
R
R

(2.7)

Độ dài cung tiếp xúc: Lp  Rtx

(2.8)
12


Trong đó:
a: Khoảng cách từ trục cưa đến mặt bàn thao tác của cưa (mm)
H: Chiều cao mạch xẻ (mm), R = D/2 (mm)
Chiều dày phoi trong quá trình làm việc của máy cưa đĩa thay đổi từ:
hmin  U Z . sin max  U Z . sin V

(2.9)

Đến hmax  U Z . sin max  U Z . sin r

(2.10)

htb 

hmin  hmax U Z sin v  U Z sin  r

2
2

(2.11)

Mặt khác ta có thể tính htb theo sơ đồ ngun lý hình 2.4
Ta có h.Lp = Uz.H
h

(2.12)

U Z .H
Lp

(2.13)

Trong đó:
Lp: Độ dài cung tiếp xúc:
Lp  R.tx  R(arccos

a
aH
 arccos(
))
R
R

(2.14)

Thay (2.14) vào (2.13) ta được:
htb 

U Z .H
2 .R
a
aH
(arccos  arccos(
))

0
360
R
R

(2.15)

Quãng đường của răng cắt trong gỗ được xác định theo công thức:
L

L0 .N
.Lp (km)
1000.U n

(2.16)

Trong đó:
L0: Chiều dày phơi gia cơng (m)
N: Số chi tiết gia cơng
Un: Tốc độ đẩy trên một vịng quay của đĩa cưa (mm)
Un 

100U
(mm)
n

13


Lp: Độ dài cung tiếp xúc (mm)

Tính năng làm việc của cưa đĩa phụ thuộc rất nhiều vào cấu tạo của lưỡi
cưa. Vì vậy khi thiết kế, chế tạo người ta đã đưa ra nhiều phương án cấu trúc
lưỡi cưa nhằm mục đích nâng cao tính năng làm việc của cưa đĩa.

Hình 2.5 Kết cấu khác nhau của lƣỡi cƣa đĩa
(a) Lưỡi cưa phẳng (b) Lưỡi cưa côn mặt phải (c) Lưỡi cưa côn mặt trái
(d) Lưỡi cưa côn hai mặt (e) Lưỡi cưa bậc thang
Lưỡi cưa phẳng bản cưa có chiều dày b bằng nhau. Loại bản cưa hình
cơn ( hình b,c,d ) chiều dày b của bản cưa nhỏ dần từ tâm ra, có độ cơn cân
hoặc khơng cân, dùng để xẻ dọc ván mỏng với H không quá 1,5 cm. Loại này
cho phép tăng độ cứng vững của lưỡi cưa, tăng tỷ lệ thành khí.
2.1.3 Các yếu tố và liên kết tƣơng hỗ cơ bản trong xẻ dọc bằng cƣa đĩa.
Trong q trình gia cơng và chế biến gỗ, vật liệu gỗ chịu ảnh hưởng của
rất nhiều yếu tố khác nhau. Chúng ta có thể phân các yếu tố này thành 5 nhóm
chính sau:
Nhóm 1: Gồm các yếu tố đặc trưng cho đối tượng gia công : Loại gỗ,
các tính chất cơ lý của gỗ.
Nhóm 2: Nhóm các yếu tố đặc trưng cho công cụ gia công, các tính chất
cơ lý của vật liệu chế tạo cơng cụ , các thơng số hình học, lượng mở cưa, bề
dày công cụ, số cạnh cắt tham gia làm việc, độ chính xác của cơng cụ.
14


Nhóm 3: Các yếu tố đặc trưng cho máy móc thiết bị: Độ cứng của hệ:
“ máy - công cụ - chi tiết ”, động học và động lực máy, sức căng của cơng
cụ ( cưa vịng, cưa sọc ) khe hở giữa công cụ và thân máy trong các dẫn hướng,
khoảng cách từ dẫn hướng tới mạch xẻ, độ nghiêng lệch bánh đà, khoảng cách
giữa các bánh đà.
Nhóm 4: Nhóm đặc trưng q trình gia cơng cơ giới, bề dày phôi cắt ,
chiều rộng phôi , quỹ đạo mặt phẳng cắt và phương cắt so với thớ gỗ, các góc

cắt vận tốc đẩy và vận tốc cắt, lực cắt, góc gặp thớ động học, sự đốt nóng
cơng cụ và vật liệu gia cơng, chiều cao mạch xẻ, đặc tính của q trình cắt gọt ( cắt
kín, cắt hở, cắt nửa kín ).
Nhóm 5 : Đặc trưng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, tiêu hao cơng cụ, hao
mịn cơng cụ và máy, giá thành và năng suất gia công, độ nhám, độ chính xác
gia cơng.
Như vậy, q trình gia cơng cơ giới gỗ nói chung rất phức tạp với rất
nhiều yếu tố tác động và ảnh hưởng lẫn nhau. Đối với cưa đĩa xẻ dọc với đặc
thù ( theo nguyên lý cắt gọt ) chúng ta có thể đưa ra sơ đồ biểu diễn mối liên
hệ tác động tương hỗ trong xẻ dọc bằng cưa đĩa như trên hình 2.6
Lực cắt khi xẻ phụ thuộc vào các yếu tố thuộc vật liệu gia cơng, cơng
cụ và kích thước phoi , độ tù của các răng cắt cũng như các thơng số góc cắt
và vận tốc cắt. Đồng thời bề dày phoi, được xác định bằng bước đẩy phôi,
chiều cao mạch xẻ , góc gặp thớ động học , cịn chiều rộng phoi phụ thuộc bề
dày cưa , lượng mở răng cưa. Vận tốc cắt được xác định bằng vận tốc quay
của trục chính và đường kính lưỡi cưa.
Độ nhám gia công phụ thuộc vào bề dày phoi , các thơng số góc , độ tù
của răng và các yếu tố thuộc về vật liệu gia công, công cụ cắt và máy gia
công. Độ nhám bề mặt gia công được xác định bằng chiều cao lớn nhất không
đồng đều phá huỷ cũng như bằng độ sùi thớ của bề mặt gia công.
Mức độ tù của các răng cưa được xác định qua độ bền lâu của công cụ thông qua quãng đường cắt gọt của răng cưa trong gỗ. Tuổi thọ của các công
15


cụ phụ thuộc vào các yếu tố thuộc về vật liệu công cụ cắt , vật liệu gia công
cũng như các thơng số góc cắt .
Từ thực tế làm việc của các máy gia công gỗ cho ta thấy là với sự tăng
bước đẩy và độ cứng của nó ( tuổi thọ), độ nhám gia công lớn hơn. Khi bước
đẩy nhỏ để đảm bảo độ nhám gia công định trước có thể tiếp nhận cơng cụ cắt
có tuổi thọ lớn. Ngược lại để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công định trước

khi bước đẩy lớn cần giảm tuổi thọ công cụ cắt.
Ở đây ta cần hiểu rõ hơn mối liên hệ tương hỗ giữa các yếu tố trên
trong các điều kiện sản xuất cụ thể. Từ đó đi sâu nghiên cứu tối ưu hố q
trình theo tiêu chuẩn giá thành công năng, năng suất cũng như chất lượng gia cơng.
2.1.4. Các đặc trƣng về lực trong q trình xẻ bằng cƣa đĩa.
Như đã trình bày ở trên thì ở lưỡi cưa đĩa xẻ dọc nếu ta mở cưa theo
phương pháp bẻ cong thì lực tập trung trên một răng cưa bao giờ cũng lệch về
phía mạch xẻ.
Các đặc trưng về lực khi xẻ bằng cưa đĩa là tương quan giữa các lực cắt
tiếp tuyến, lực pháp tuyến cũng như công suất đẩy, công suất cắt với các
thông số chế độ gia cơng khác nhau. Đó là các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến
lực cắt, công suất cắt, công suất đẩy như: Bước đẩy cho một răng cắt (U z), vận
tốc cắt (v), vận tốc đẩy (U), chiều cao mạch xẻ (H), góc gặp thớ động học (  ),
đường kính lưỡi cưa (D), bề dày lưỡi cưa (S), lượng mở cưa ( ) (mm), độ tù
của lưỡi cắt.
Tỷ suất công cắt khi xẻ trên cưa đĩa
K k

 .H
b



a .F

(2.17)

h

Trong đó:

k: Là hệ số kể đến cơng theo cạnh cắt trước
b: Chiều rộng mạch xẻ (mm)
16


 : Cường độ ma sát của mùn cưa trên thành mạch xẻ
a  : hệ số độ tù của răng cưa

h: chiều dày phoi (mm)
F: Lực cắt theo cạch cắt sau khi xẻ bằng các răng nhọn
Trong công thức (2.17) bề rộng mạch xẻ được tính theo cơng thức:
b  S  2

S: Chiều dày bản cưa (mm)
 : Lượng mở cưa (về một phía) (mm)
b
s

h: Được xác định theo công thức: hcp  U z . sin ccp

(2.18)

Theo giáo sư: A.L.Berxadski thì khi xẻ gỗ lá rộng các đại lượng k, F
được tính như sau:
F  0,4  0,036cp

(2.19)

k  (0,02  0,004cp ).  (0,007  0,00015cp ).V  (0,55  0,16cp )

(2.20)

Trong đó:
 : Góc cắt

 cp  arccos

2a  H
D

(2.21)

Khi vận tốc cắt V  70m / s thì k tính theo cơng thức:
k  (0,02  0,000 cp ).  (0,007  0,00015cp ).(90  V )  (0,55  0,16cp )

Trong đó:
V

Dn
60.1000

(m / s)

Đối với các lưỡi cưa có hệ số ma sát   0,07
hệ số độ tù: a  1 

0,2 

(2.23)

0

Trong đó:

17

(2.22)


 0 : Bán kính ban đầu của độ tù  , trong điều kiện sản xuất lấy

0  10 15m
  : Lượng tăng bán kính độ tù  trên quãng đường cắt
  L

(2.24)

Biểu thức (2.23) biểu thị rằng khi xẻ gỗ lá rộng bằng cưa đĩa độ tăng bán
kính độ tù  của răng cưa bằng m trên một km quãng đường của răng cưa
trong gỗ. Khi biết tỷ suất cắt K cho phép ta xác định được lực cắt tiếp tuyến P
và cơng suất cắt Pc.

Hình 2.7 Lực trong quá trình xẻ gỗ bằng cƣa đĩa
Lực tiếp tuyến trên một răng cắt xác định theo công thức:
P = K.b.h

(2.25)

Tổng cơng suất cắt:
pc 

Trong đó:

U

K .b.H .U
60.102. p

(2.26)

U z .Z .n
(m / p)
1000

 p : Hiệu suất của cơ cấu cắt. Thay các giá trị K, b, h và U vào cơng thức

(2.26) ta có:
pc 

H .U .n.Z ( S  2 )
(0,02  0,0004 cp )  (0,07  0,00015 cp )V  (0,05  0,016 cp ) 
6,12.106 p

0,072.H
(1  0,02 L) S

(0,4  0,036 cp )
S  2 ( S  2 )U sin  cp

Trong đó:

18

(2.27)


V v

Dn

Khi v  70m / s

60.1000

Vậy tổng các lực tiếp tuyến có thể tính theo cơng thức:
P

102 pc 6,12.106 pc

v
Dn

(2.28)

Lực pháp tuyến Q có thể được xác định từ giả thiết rằng lực tiếp tuyến
P được tổng hợp từ lực P1 tác dụng theo cạnh sau của răng cưa và P2 tác dụng
theo cạnh trước của răng ta có:
P = P1 + P2

(2.29)

Khi đó:
Q

P

1

f



p tg (70

0

1

 )

(2.30)

Trong đó:

P

1

P

2



(a  0,8) f .P.S
K .h.b

(2.31)

 (a  0,8) f .P.S 
 P 1  
 (2.32)
K .h.b



f: hệ số quy đổi với độ dung sai nhỏ hơn 10% với 0có thể tính:
f = 5,8(2+0,04L)1.7

(2.33)

Từ (2.25), (2.26) và (2.28) thay vào (2.30) ta được

P

1



(a  0,8) f .b.H .U z .Z

(2.34)

 .D.h. p

Từ các công thức (2.28); (2.29); (2.30); (2.31) và (2.32) ta xác định
được lực pháp tuyến:
1

Q  P1   tg (700   )  Ptg (700   )
f


19

(2-35)




(0,2  0,02 L) S 2 .H .Z
Q
(0,4  0,0036 cp )(0,172(2  0,04 L)1.7  tg (700   )
  . .D( S  2 ) sin  cp




HU Z ( S  2 ) Z
tg (700   ) (0,02  0,0004 cp )  0,00015 cp .v

D 



 {(0,55  0,016 cp ) 



(2.36)

0,0172.H
(1  0,02 L) S

(0,4  0,0036 cp )}
S  2
( S  2 )U z sin  cp

Lực đẩy khi xẻ bằng cưa đĩa:

F

d

 P cos cp  Q sin cp

(2.37)

Công suất đẩy xác định bằng công thức:
Pd 

F

d

.U

(2.38)

6,12.106

Qua trên ta nhận thấy rằng: Lực cắt tiếp tuyến và công suất cắt phụ
thuộc vào tỷ suất K. Tỷ suất K gồm 3 số hạng:
Số hạng thứ nhất kể đến công suất cắt theo cạnh trước.
Số hạng thứ hai kể đến công suất cắt theo cạnh sau và quan hệ tuyến
tính với các thông số: Độ tù, lượng mở cưa.
Số hạng thứ ba phụ thuộc vào chiều cao mạch xẻ
Tỷ suất K tăng khi tăng góc cắt, góc gặp thớ cho phép, quá trình xẻ
bằng cưa đĩa tỷ suất K đạt giá trị nhỏ nhất khi vận tốc cắt v = 70m/s.
2.2. Chất lƣợng mạch xẻ và ảnh hƣởng của lƣợng mở cƣa của cƣa đĩa đến
chất lƣợng mạch xẻ.
2.2.1 Quan điểm về chất lƣợng mạch xẻ khi xẻ dọc bằng cƣa đĩa.
Chất lượng mạch xẻ là một yếu tố rất quan trọng và được rất nhiều nhà
khoa học quan tâm . Khi ta xẻ dọc bằng cưa đĩa thì có rất nhiều yếu tố ảnh
hưởng đến chất lượng mạch xẻ. Chất lượng mạch xẻ được đánh giá qua nhiều
chỉ tiêu . Nhưng trong đề tài này tôi chỉ xét 4 chỉ tiêu chất lượng sau : Độ nhẵn
bề mặt gia công, sai số chiều dày ván xẻ, mức độ cháy thành mạch xẻ và số
vết sứt cạnh.
2.2.2. Độ nhẵn bề mặt gia công và ảnh hƣởng của lƣợng mở cƣa đến độ
nhẵn bề mặt khi xẻ dọc bằng cƣa đĩa.
a. Độ nhẵn bề mặt gia công

20


Khái niệm
Khi nói đến độ nhẵn bề mặt gia cơng chúng ta muốn nói đến mức độ
phù hợp hình dạng của bề mặt gia cơng với bề mặt hình học lý thuyết mà
người thiết kế đặt ra như: mặt phẳng, mặt cong,…Song bề mặt này bao giờ
cũng phụ thuộc vào độ không nhẵn tức là độ mấp mô (độ lồi lõm) của bề mặt
gia công. Độ lồi lõm trên bề mặt gia cơng có các loại chủ yếu sau:
- Độ lõm do dấu vết của công cụ để lại trên bề mặt gia công phụ thuộc chủ
yếu vào bước đẩy, lượng mở cưa.
- Độ lồi lõm do nguyên lý kết cấu cơ học của máy gây nên những dấu vết do
chuyển động tương quan giữa gỗ và máy.
- Độ lồi lõm do sự phá huỷ các thớ gỗ, biểu hiện dưới dạng thớ gỗ bị sước, bị
sơ lên hoặc mất đi hay lõm xuống. Loại này xẩy ra nhiều nhất ở các loại gỗ có vân
thớ xoắn.
- Độ lồi lõm do mức độ đàn hồi của các phần tử gỗ không đều nhau, tức là khả
năng trở lại trạng thái ban đầu của các thớ gỗ sau khi bị nén không đều nhau
gây nên lồi lõm trên bề mặt gia công.
- Độ lồi lõm rung động, tức là do hiện tượng rung của máy trong lúc gia công.
Bảng 2.1. Các dạng lồi lõm của bề mặt
Loại lồi lõm

Hinh vẽ

Lượn

Sóng

Nhấp nhơ

21


Sóng và nhấp nhơ

Lượn, sóng và nhấp
nhơ

Phƣơng pháp xác định chỉ tiêu đánh giá độ nhẵn bề mặt gia công
Để đánh giá độ nhẵn bề mặt gia cơng ta có trị số bình quân gia quyền
các giá trị lồi lõm lớn nhất. Giá trị bình qn được tính theo cơng thức sau:

1
Hmax 
n

n

 Hi

(2.39)

i 1

Bảng 2.2. Phân các cấp loại độ nhẵn gia công bề mặt.
Cấp độ
nhẵn

Độ nhấp nhô

lồi lõm Hmax
(μk)

1

Trên 16001250

G1

6

Từ 200-100

2

Từ 1250-800

G2

7

100-60

Ký mã
Cấp độ
hiệu cấp độ
nhẵn
nhẵn

22

Độ nhấp nhô
lồi lõm Hmax
(μk)

Ký mã hiệu
cấp độ
nhẵn
G6

G7