ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ РЕЗАНИЯ И ОТЖИМА РЕЗЦА ПРИ СТРОГАНИИ ДЕРЕВА Советский патент 1934 года по МПК G01L5/16 

Прибор предназначен для исследования величины усилий, действующих на резцы при обработке дерева строганием и пилением, в зависимости от 1) породы дерева, 2) влажности его, 3) сучковатости, 4) величины переднего и заднего углов резания, 5) направления резания по отношению к направлению волокон дерева, 6) формы лезвия резца и 7) степени затупленности резца, 8) формы и размеров поперечного сечения стружки. Достигается это тем, что в приборе применены два расположенных под некоторым углом друг к другу плоско пружинных динамометра, одни концы которых закреплены неподвижно, а вторые связаны с резцедержавкой и воспринимают усилие резания.

На чертеже фиг. 1 изображает вид прибора спереди; фиг. 2 - вид сбоку.

Станина прибора состоит из чугунной отливки 1 и двух стержней 2 и 3 из углового железа, соединенных двумя уголками 4 посредством заклепок. Три болта 5 связывают стержни 2 и 3 с отливкой 1 в одно целое.

Испытуемый материал 6 закрепляется на супорте 7 посредством прижимного винта с маховичком 8.

Супорт 7 имеет движение подачи в направляющих 9, которым в свою очередь сообщается рабочее движение в направляющих станины посредством винта 10 или рычага 11. Винт служит для медленного движения, рычаг - для более быстрого.

Толщина снимаемой стружки устанавливается винтом 12 с маховичком 13. Шкала на окружности маховичка и указатель 14 позволяют устанавливать толщину стружки с точностью до 0,01 мм.

Резец 15, снимающий стружку, привинчивается к детали 16, которая зажимается между шайбами 17 и 18. Деталь 16 может поворачиваться вместе с резцом около точки 40, чем достигается возможность строгания при различных углах резания.

Шкалой 41 устанавливается величина переднего угла резания. Шайбы 17 и 18 шарниром 42 связаны со свободным концом динамометра 19, другой конец которого жестко скреплен со стержнем 2. Тяги 20 и 21 соединяют шайбы 17 и 18 посредством шарнира 43 со свободным концом второго динамометра 22, жестко скрепленного другим концом со стержнем 2. Две тяги 23 дают возможность вращения шарнира 43 около неподвижной точки 44. Каждый из динамометров состоит из двух тонких слегка изогнутых пружин. С одной пружиной связан кулачок 24, упирающийся в рычажок 25, закрепленный на вращающейся оси 26. подшипники которой связаны со второй пружиной динамометра.

Стрелка 27, закрепленная на оси 26, показывает на шкале 28 усилие, действующее на резец при строгании. Спиральная пружинка 29 прижимает рычажок 25 к кулачку 24. Винт 30 служит для ориентировки стрелок на нуль шкалы, если она почему-либо собьется. Конструкция динамометров позволяет считать лезвие резца почти неподвижным, как показывает следующий расчет.

Имеем

где λ₁-λ₀ - сближение концов динамо-метра под действием какой-либо нагрузки;

b - расстояние между серединами пружин динамометра;

а - увеличение расстояния соответствующее сближению концов динамометра (λ₁-λ₀);

- длина динамометра (см. Тимошенко. Теория упругости).

При данных , b=10 мм имеем

т.-е. расхождение середин пружин в 32 раза больше сближения концов динамо-метра.

Возьмем длину стрелки 27 равной 150 мм; плечо рычажка 25 равно 2 мм; тогда перемещению лезвия резца в 0,01 мм соответствует перемещение конца стрелки, равное:

что при рабочей длине шкалы в 150 мм даст максимальное перемещение лезвия резца приблизительно равным

Такое перемещение существенного влияния на толщину стружки не окажет, так как оно соответствует максимальной нагрузке, т.е. максимальной толщине стружки. Кроме того, при строгании одной и той же толщины стружки несколько раз под ряд ошибка в толщине компенсируется, так как динамометр будет укорачиваться каждый раз на одну и ту же величину.

Динамометр 22 служит для определения сопротивления резанию, динамо-метр 19 учитывает усилие, отжимающее резец. Геометрическая сумма этих усилий дает общее сопротивление дерева.

Динамометры должны быть проградуированы непосредственно на станке. Во избежание перекоса динамометров под шайбу 17 поставлен стальной шарик 31, который дает свободу перемещения резцу в любом направлении в горизонтальной плоскости. При строгании толстой стружки сопротивление дерева не остается постоянным во время строгания и изменяется в довольно широких границах. При станке предусмотрено соответствующее устройство для автоматической записи сопротивления резанию, состоящее из барабанчика 32, на который надевается законченная бумага, и тонкой пружины 33 с загнутым кончиком, посредством которого воспроизводится запись на закопченой бумаге.

На оси барабана 32 закреплено колесико 34, обернутое тонкой резиной, к которой прижимается планка 35, связанная с супортом. При рабочем движении образца планка перемещается поступательно вместе с испытуемым материалом и силой трения увлекает во вращение колесико 34 и барабан 32. В то же время пружина 33, закрепленная на нижнем конце оси 26, поворачивается вместе с этой осью на угол, соответствующий величине сопротивления резанию. При станке предусматривается приспособление для зажима между шайбами 17 и 18 одного или нескольких зубцов пилы, не показанное на чертеже. Это приспособление дает возможность исследования сопротивления дерева при пилении.

Прибор может быть переконструирован для учета третьей составляющей сопротивления дерева в направлении, перпендикулярном к первым двум составляющим, учитываемым двумя описанными выше динамометрами. Для этой цели достаточно связать с шайбами 17 и 18 третий динамометр, расположенный горизонтально.

1. Прибор для определения усилия резания и отжима резца при строгании дерева, отличающийся применением двух расположенных под некоторым углом друг к другу плоскопружинных динамометров 19 и 22, одни концы которых закреплены неподвижно, а вторые 5 и 43 шарнирно связаны с державкой 17-18 резца, предназначенной для передачи им усилия резания образца, перемещаемого винтовой или рычажной передачей 10-11.

2. Применение при приборе по п. 1 приспособления для регулировки угла резания, состоящего из поворотной в державке 17-18 плиты 16, служащей для закрепления на ней резца.

3. Применение при приборе по п. 1 шарнирной опоры для поворотных движений резца, состоящей из упругого шарика 31, помещенного между державкою 17-18 и станиной 2 прибора.