Особенности поверхности материалов из древесины

Размеры и форма деталей, поверхности материалов в нормативно- технической документации представляются ограниченными номиналь- ными идеально гладкими поверхностями в виде линий.

Реальные поверхности не являются идеально гладкими, они имеют отклонения – неровности. Неровности реальной поверхности можно выявить, сравнив ее с идеальной, гладкой поверхностью.

При совмещении идеально гладкой поверхности с реальной возмож- ны два вида отклонений в зависимости от положения точек реальной поверхности: выступы и впадины.

Эти отклонения реальной поверхности будут различаться размера- ми контуров пересечения их идеальной поверхностью и экстремальным положением точки высотой выступа или глубиной впадины.

Неровности реальной поверхности деталей и материалов обуслов- ливаются свойствами материала и особенностями процесса формирова- ния поверхности при обработке материала.

В зависимости от размеров контура неровностей в деревообработке условно принято неровности реальной поверхности разделять на ма- кронеровность и микронеровность, или шероховатость. К макронеров- ностям относят единичные неровности больших размеров по контуру, вызываемые главным образом короблением и геометрической неточно- стью оборудования.

Микронеровности чаще характеризуют точность формы поверхно- сти. Допуски на такие отступления обычно регламентируются системой допусков и посадок. Микронеровности на каждой поверхности являют- ся случайными дефектами. Кроме размерных характеристик, неровно- сти на реальной поверхности древесных материалов различают в зави- симости от факторов, обусловливающих их проявление.

Неровности могут быть результатом проявления анатомического и структурного строения материала, разрушения и восстановления в про- цессе физического воздействия на материал.

Анатомические неровности свойственны древесным материалам: они образуются вскрытием сосудов, полостей клеток древесины.

Структурные неровности характерны для древесных материалов, изготовленных из измельченной древесины, они обусловливаются фор- мой, размерами и расположением частиц на поверхности этих материа- лов. Неровности упругого восстановления проявляются в результате не- однородности материала к упругому восстановлению из-за различных плотности и твердости, неодинаковой усушки различного направления волокон и т. д.

Неровности разрушения образуются при силовом воздействии на материал в процессе его обработки резанием, скалыванием, разрывом и т. п. Формы и размеры таких неровностей зависят от свойств материа- ла, специфики и закономерности действия сил, разрушающих материал, в зоне формирования поверхности.

Разновидностями неровностей разрушения поверхности древесины являются ворсистость и мшистость.

Эти характерные для древесины дефекты поверхности обусловлены волокнистым строением древесины и соответствующими условиями ее разрушения.

Под ворсистостью поверхности древесины понимают такое ее со- стояние, при котором на ней имеются отделенные одним концом волок- на, способные приглаживаться или подниматься.

Если на поверхности древесного материала имеются участки с пуч- ками коротких волокон, отделенных одним концом, но неспособных приглаживаться, то такой дефект поверхности называют мшистостью. К неровностям разрушения можно отнести неровности, обусловлен- ные кинематикой резания и вибрацией режущего инструмента. Такие неровности имеют форму траектории лезвия резца в виде волн и назы-

ваются волнистостью поверхности.

Волнистость поверхности является систематической погрешно- стью с определенным законом распределения, зная который, можно ее прогнозировать.

При обработке поверхности вращающимися резцами волнистость всегда ориентирована в направлении подачи и зависит от радиуса реза- ния и подачи на резец. Длина волны является надежным и достаточным критерием оценки волнистости поверхности древесных материалов.

Критерием шероховатости поверхности должен быть параметр, по- лучаемый из уравнения, описывающего реальную поверхность в функ- ции трех координат. Такой подход неприемлем для практики из-за слож- ности определения уравнения поверхности.

Направления линии поверхности:

– параллельная;

– перпендикулярная;

– перекрестная, кругообразная;

– радиальная и произвольная.

Эти направления возможны благодаря определенности траектории режущего инструмента при образовании поверхности.

Благодаря этим допущениям шероховатость поверхности можно охарактеризовать по двум координатам одной плоскости нормального сечения и по одному из названных направлений.

Требования к шероховатости поверхности устанавливаются наи- большим числовым значением выбранного параметра или его преде- лами независимо от происхождения неровностей, обусловивших это значение параметра. Исключение составляют анатомические неров- ности.

Поскольку при обработке древесины резанием появление этих не- ровностей не зависит от способов и режимов резания, в требованиях к шероховатости таких поверхностей анатомические неровности не учи- тываются.

Не включаются в числовую характеристику шероховатости ворси- стость и мшистость поверхности, поскольку нет методов и средств ко- личественной оценки этих неровностей и в технических требованиях к шероховатости оговаривается только допустимость или недопустимость этих неровностей на деталях данного назначения.

Известные методы определения параметров шероховатости разли- чаются по следующим признакам:

– по измерению параметров – прямые и косвенные, контактные и бесконтактные, дискретные и интегральные;

– по принципу действия и устройству используемых приборов – ме- ханические, пневматические, оптические, индукционные, емкостные, ультразвуковые, высокочастотные;

– по виду представляемой информации – профилометрические и профилографические.

Прямые методы позволяют определять значение параметра непо- средственным измерением его величины.

Косвенные – на основании измерения величин, связанных с опреде- ляемым параметром, вычисляют расчетом.

Контактные методы осуществляются благодаря контакту измери- тельного органа с поверхностью, параметр шероховатости которой определяется. Бесконтактный метод позволяет измерить параметр без контакта рабочего органа с поверхностью, для которой определяется параметр шероховатости. Дискретные или дифференциальные методы

дают конкретное единичное значение измеряемого параметра в каждом месте измерения.

Интегральные методы дают усредненное значение измеряемого па- раметра на определенном участке поверхности.

Название принципа действия соответствует конструктивным фор- мам осуществления метода: механические основаны на принципе меха- ники, оптические – на принципе оптики и т. д.

Профилометрические методы позволяют измерять параметр по ходу его изменения вдоль профиля нормального сечения, без необходимости графического представления этого профиля.

Профилографические методы основаны на получении чертежа- графика модели профиля в увеличенном масштабе, и по данным этой профилограммы определяют все параметры профиля.

Профилографические методы дают больше информации о шерохо- ватости поверхности, чем профилометрические.

В соответствии с перспективной классификационной схемой, при- нятой ИСО ТК 57, приборы и устройства для оценки шероховатости де- лятся на две группы:

– приборы для оценки шероховатости по поверхности. Они приме- няются при интегральном методе. В качестве критерия используют об- разцы сравнения;

– приборы для измерения шероховатости профильным методом. Они делятся в свою очередь на приборы последовательного преобра- зования профиля – щуповые профилометры и профилографы и при- боры одновременного преобразования, теневого и светового сечения. Принципы действия и устройства приборов могут быть различными в соответствии с принятым методом.

Поскольку принятые параметры шероховатости могут определяться только с помощью приборов профильного метода, они считаются основ- ными, хотя принцип оценки шероховатости поверхности интегральным методом на практике является более корректным.

Наибольшее практическое значение и применение получили пря- мые методы, в частности, профильные методы.

Профильными называют методы, основанные на получении тем или иным способом профиля сечения контролируемой поверхности и оцен- ке ее шероховатости по этому профилю.

Получение профиля контролируемой поверхности возможно разны- ми способами, однако чаще всего для этой цели пользуются способами светового сечения или ощупывания поверхности. Существует две раз- новидности способа светового сечения поверхности.

Простейшим ощупывающим прибором для контроля шероховато- сти может служить индикаторный глубиномер, представляющий собой индикаторную головку часового типа, закрепленную в специальной ко- лодке с плоской опорной поверхностью так, чтобы стержень индикатора выступал на 1,5 – 2 мм ниже опорной поверхности.

Пользуясь отверстиями в колодке, прибор можно установить на кон- тролируемой поверхности так, чтобы конец стержня индикатора касал- ся дна впадины, глубину которой хотят измерить.

Индикаторный глубиномер пригоден для контроля шероховатости только грубых поверхностей. В деревообработке им пользуются для контроля шероховатости пиломатериалов, выпиленных на лесопильных рамах, круглопильных станках с большой подачей на зуб и т. п.

Значительно большее распространение получили ощупывающие приборы – профилографы и профилометры, в которых твердый щуп (чаще всего им служит алмазная игла) скользит по контролируемой по- верхности, неровности которой вызывают соответствующие им верти- кальные колебательные перемещения щупа.

Перемещения щупа с помощью соответствующих механизмов мо- гут быть преобразованы в отклонения светового луча, механические перемещения пера или чаще всего в электрические импульсы и с много- кратным увеличением записаны на фотопленке или бумаге в виде кри- вой профиля – профилограммы или зафиксированы на показывающем приборе.

Соответственно различают щуповые приборы – профилографы, слу- жащие для записи неровностей поверхности в виде профилограмм, и щуповые приборы – профилометры, дающие усредненный результат из- мерения неровностей в числовом выражении того или иного высотного параметра шероховатости.

Масштаб вертикального увеличения в профилографах может быть очень большим, в современных приборах он нередко достигает 105 и более. Масштаб горизонтального увеличения редко превышает 102.

Поэтому профилограммы представляют собой искаженный сильно гипертрофированный по высоте профиль поверхности, но именно это позволяет выявить и оценить даже мельчайшие его подробности.

Очень важной характеристикой ощупывающих приборов являются радиус закругления острия ощупывающей иглы и давление ее на кон- тролируемую поверхность.

При очень малом радиусе закругления игла может царапать поверх- ность, при слишком большом – может происходить искажение профи- ля за счет недоощупывания, т. е. недоставания иглы до дна впадины.

Усилие прижима иглы к поверхности должно быть незначительным, иначе возможно смятие контролируемой поверхности, особенно у тако- го мягкого материала, как древесина.

В то же время оно должно быть достаточным для того, чтобы ис- ключить проскакивание иглы через отдельные неровности при ее по- ступательном перемещении по поверхности.

Таким образом, ощупывающие приборы должны отвечать очень вы- соким требованиям, и основные параметры их нормируются государ- ственными стандартами.

Параметр шероховатости поверхности изделий из древесины и дре- весных материалов определяется по ГОСТу 15612-78.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: