Tài liệu Thiết kế động học và động lực học toàn máy cắt gọt gỗ

Đồ án tốt nghiệp PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG I.Vị trí của lâm sản trong nền kinh tế quốc dân I.1 Lâm sản là nguyên liệu, vật liệu được sử dụng lâu đời và rộng rãi nhất, là một trong những vật tư chủ yếu của nền kinh tế quốc dân. Lâm sản được dùng rộng rãi trong công nghiệp , nông nghiệp giao thông vận tải, kiến trúc xây dựng , giao thông vận tải. I.2 Lâm sản có thể thay thế bông vải, tơ tằm, lông cừu. Với phương pháp chế biến hóa học từ 1 m 3 gỗ có thể phân ly thành 200 kg thớ và chế tạo ra 160 kg tơ nhân tạo , dệt vải có thể may được 300 bộ quần áo hoặc dệt thành 4000 đôi tất , tương đương với sản lượng bông của 1/2 ha trong 1 năm , hoặc bằng số tơ của 320.000 con tằm , hoặc bằng số lượng lông lấy được từ 25 đến 30 con cừu trong 1 năm. I.3 Với công nghệ thủy phân từ lâm sản có thể chế tạo thành đường, rượu, thức ăn cho gia súc, .... phần nguyên liệu chính để tạo nên tơ nhân tạo , làm phim, đĩa hát, giấy mica, áo mưa.... I.4 Với công nghệ nhiệt phân từ gỗ tạo ra các sản phẩm than, axit axetit, phenol, rượu mêtylic, dầu gỗ. I.5 Gỗ có thể thay thế gang thép , gỗ do có nhiều tế bào hình ốnh tạo nên ,sau khi sấy khô, nước trong gỗ bốc hơi, nhường chỗ cho không khí . Gỗ có khối lượng thể tích trung bình 0.5 đến 0.7 g/ cm 3 , nếu lạng hoặc bóc gỗ thành những tấm mỏng , tấm keo, xếp thành nhiều lớp ngang dọc,rồi ép với áp suất và nhiệt độ cao sẽ biến gỗ thành loại vật liệu mới. Loại gỗ này rất ít thấm nước, không co dản, cách nhiệt , cách điện tốt, chiệu được ma sát, khả năng chịu lực gần như gang thép, dùng để sản xuất thoi dệt, bánh xe răng , các loại đinh ốc, ống dẫn trong các phân xưởng hóa chất... II.Giới thiệu chung về gỗ II.1Cấu tạo của gỗ. - Cấu tạo gỗ là nhân tố ảnh hưởng đến tính chất của gỗ. Cấu tạo và tính chất của gỗ quan hệ mật thiết với nhau. Cấu tạo có thể xem là biểu hiện bên ngoài tính chất . Những hiểu biết về cấu tạo là cơ sở để giải thích bản chất các hiện tượng sản sinh trong quá trình gia công chế biến và sử dụng gỗ. Muốn nhận mặt gỗ, xác định Đồ án tốt nghiệp tên để buôn bán với sử dụng cho thích hợp ,trước hết cần nắm vững những kiến thúc cơ bản về cấu tạo. Trong thực tế có rất nhiều loại gỗ rất giống nhau cần đi sâu phân loại một cách chính xác, phải tiến hành khảo sát cấu tạo hiển vi của gỗ.Mặt khác do ảnh hưởng của hoàn cảnh bên ngoài, không những các loại gỗ khác nhau mà từng cây trong cùng một loài và ngay cả từng bộ phận khác nhau trong cùng một cây cũng có sự khác nhau. Muốn phân tích được những hiện tượng đó, cần có những kiến thức sâu sắc và toàn diện về cấu tạo hiển vi của gỗ. - Tóm lại muốn nhận biết được tên gỗ cho chính xác, muốn tìm hiểu về tính chất gỗ, muốn áp dụng các biện pháp kỹ thuật thích hợp trong quá trình gia công chế biến, muốn sử dụng hợp lý và tiết kiệm gỗ... trước hết phải hiểu biết về cấu tạo của gỗ.Đây là một trong những biện pháp căn bản để nâng cao chất lượng sử dụng gỗ. - Giới thực vật chia làm hai nhóm : thực vật thượng đẳng và nhóm thực vật hạ đẳng.  Đối tượng nghiên cứu của gỗ là gỗ lá kim và gỗ lá rộng.  Ở mỗi loài thực vật thân gỗ chia làm ba phần : - Rể giữ cho cây đứng vững, hút nước và muối khoáng từ trong lòng đất làm nguyên liệu cho quá trình quang hợp tạo chất dinh dưỡng nuôi cây. - Gốc, thân, cành vừa là sườn, cột chống đỡ tàn lá, vừa là đường dẫn truyền nhựa nguyên qua gỗ và nhựa luyện được vận chuyển qua vỏ xuống các bộ phận khác nuôi cây. Đây là bộ phận cung cấp gỗ chủ yếu. - Lá là cơ quan hô hấp, thoát hơi nước để ổn định nhiệt độ cho cây, là nơi tổng hợp chất hữu cơ nuôi cây. -Thực vật thân gỗ không ngừng lớn lên theo đường kính. Sinh trưởng theo chiều cao dựa vào tác dụng phân sinh của chồi ngọn .Lớn lên theo đường kính chủ yếu do hoạt động của tầng phát sinh libe- gỗ . Tế bào của tầng phát sinh không ngừng phân sinh ra những tế bào mới về phía bên trong làm thành vòng gỗ, về phía bên ngoài làm thành lớp vỏ. Trong quá trình phân sinh này số tế bào cung cấp cho phần gỗ luôn luôn nhiều hơn tế bào cung cấp cho phần vỏ, nên sự tăng trưởng theo chiều ngang của thân cây chủ yếu do phần gỗ ngày một dày thêm. II.1.1Tính chất hóa học của gỗ Đồ án tốt nghiệp -Trong quá trình cắt gọt, tính chất lý học của gỗ ảnh hưởngtrực tiếp và vô cùng phức tạp. Chúng ta chỉ đề cập đến những tính chất lý học của gỗ có ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt . II.1.1.1Độ ẩm của gỗ. - Có ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt. Ví dụ ở độ ẩm W=5%, gỗ thông có ứng suất nén 9. 10 3 N/ cm 2 , tăng độ ẩm tới 30% ứng suất nén của nó chỉ còn 2. 10 3 N/ cm 2 , tức là đã giảm 80%. Tăng hay giảm độ ẩm của gỗ dẫn đến thay đổi tính chất cơ học của gỗ và tất nhiên các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt gọt cũng thay đổi theo. II.1.1.2.Khối lượng của gỗ. - Khối lượng riêng của bất cứ loại gỗ nàocủng gần bằng nhau là 1,54 g/ cm 3 . Song khối lượng riêng của gỗ thì khác nhau, gỗ có khói lượng riêng càng cao thì càng khó gia công và ngược lại.Tuy vậy có một số loại gỗ có khối lượng riêng không cao lắm nhưng do cấu tạo của gỗ, lại khó gia công như ngát, ràng ràng . II.1.1.3 Nhiệt độ của gỗ. -Dưới tác dụng của nhiệt độ, gỗ sẽthay đổi tính chất cơ lý quá trình cắt gọt cũng thay đổi.Do đó trong nhiều khâu cắt gọt gỗ cần lưu ý đến vấn đề này. II1.1.4Tính chất cơ học của gỗ -Quá trình tách gỗ thành phoi khỏi phôi bằng cắt gọt, nhiều hiện tượng cơ học xuất hiện: như biến dạng đàn hồi, xê dịch, uốn, nén...Những hiện tượng này chịu ảnh hưởng nhiều của tính chất cơ học gỗ. II.1.1.5 Độ cứng vững và đàn hồi của gỗ. - Nói dến tính chất cơ học của gỗ là nói đến khả năng chống lai tác dụng của ngoại lực. Trong đó đáng chú ý là độ cứng, độ bền vững theo kéo, nén, uốn, tách .... Gỗ là hợp chất hữu cơ tự nhiên mang 3 tính chất: đàn hồi, dẻo ,dai . Vì vậy dưới tác dụng của ngoại lực, gỗ sẽ bị biến dạng, song khi ngoại lực thôi tác dụng , gỗ có xu hướng trở lại trạng thái ban đầu, nhưng do tính dẽo nên sau khi lực thôi tác dụng gỗ vẫn bị biến dạng .Tất nhiên do tính không đồng nhất , nên hiện tượng biến dạng không giống nhau theo các chiều của thớ gỗ . Đặt trưng là tỉ số : = L L Đồ án tốt nghiệp L - Lượng biến dạng (mm) L - Kích thước ban đầu  - Biến dạng tương đối II.1.1.6Ứng suất nén. - Gỗ có cấu tạo xốp, lúc bị nén gỗ có hiện tượng co lại theo chiều tác dụng cảu lực nén, mặt khác theo chiều vuông góc cối chiều của lực nén gỗ có xu hướng nở ra. Nếu chúng ta tìm cách hạn chế sự nở đó thì quá trình biến dạng của gỗ trong lúc nén sẽ khác đi. Đó là đặc điểm của quá trình nén gỗ. Có hai quá trình. a) Nén hở là quá trình nén được tiến hành theo hai mặt đối diện của vật, còn các chiều khác hoàn toàn tự do. Biến dạng tăng từ lúc có lực tác dụng đến ứng suất phá hủy. Tất nhiên sự biến dạng này khác nhau khi ta nén theo các chiều thớ gỗ khác nhau: nén dọc thớ, nén tiếp tuyến và nén xuyên tâm Khi nén gỗ, gỗ co lại theo chiều của lực nén, song lại có xu hướng nở ra theo chiều vuông góc với lực nén. b) Nén kín là quá trình nén mà các phía khác nhau của vật nén đều bị giới hạn.Trong quá trình cắt gọt, tùy từng dạng , hiện tượng nén kín toàn phần, một phần, hoặc hở đều có thể xảy ra . II.1.1.7 Hiện tượng trượt của gỗ. - Dưới tác dụng của ngoại lực , các lớp gỗ thường bị trượt hoặc xê dich lẫn nhau . Đặc trưng là ứng suất trượt  .ứng suất trượt của gỗ biểu thị khả năng chống lại sự xê dịch hoặc trượt. Giữa các lớp gỗ dưới tác dụng của ngoại lực theo một tiết diện nào đó cùng nằm trong phương tác dụng của ngoại lực. Vì vậy nó được tính bằng N/ cm 2 .Khi lực tác dụng lên gỗ thì hiện tượng trượt của gỗ xảy ra phức tạp hơn so với một số vật liệu khác.Điều này có thể thấy được lúc nén gỗ theo hướng xuyên tâm, khi tách hoặc chẻ... II.1.1.8 Sự phá hủy của các thớ gỗ . - Quá trình cắt gọt là quá trình phân chia phôi theo từng lớp phoi để tạo ra sản phẩm. Nói cách khác nó được tiến hành bằng cách phá hủy mối liên kết giữa các thớ gỗ dưới tác dụng của ngoại lực. Sự phá hủy mối liên kết này đã gây ra nhiều hiện tượng khác nhau. Một trong những hiện tượng đó là sự biến dạng của phoi. Sự biến dạng này xảy ra khi cắt gọt ở điều kiện khác với điều kiện thử tính chất cơ lý. III. Phân loại nhóm gỗ Đồ án tốt nghiệp -Tiêu chuẩn về gỗ phải dựa trên cơ sở những tính chất tự nhiên của gỗ nguyên liệu và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất đó, đồng thời căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật và kinh nghiệm của từng ngành và người sử dụng, cũng như các điều kiện và khã năng sản xuất và chế biến gỗ . - Trong nền sản xuất phát triển, tiêu chuẩn hóa là động lực nâng cao chất lượng sản phẩm, sử dụng hợp lý nguyên liệu, giảm bớt phế phẩm, đơn giản hóa và hợp lý hóa toàn bộ quá trình sản xuất từ đầu đến thành sản phẩm. Điều quan trọng hơn là tiêu chuẩn hóa có tác dụng thúc đẩy việc tổ chức lao động , và giá thành sản phẩm, tạo điều kiện để sản xuất liên tục hàng loạt làm cho sản phẩm không ngừng phát triển. - Tùy theo tính chất và phạm vi ảnh hưởng của các loại sản phẩm mà phân loại tiêu chuẩn thành cấp nhà nước, cấp ngành hay cấp xí nghiệp . Trong đó các tiêu chuẩn đưa ra không phải là vĩnh cửu, mà có sự thay đổi sau từng thời kì lịch sử , theo sự phát triển của sản xuất và những tiến bộ kỹ thuật. Việc xét tiêu chuẩn sao cho phù hợp với thực tế sản xuất và đời sống là việc làm có tính chất kế thừa và liên tục, nhằm thúc đẩy nền sản xuất và kỹ thuật phát triển tốt hơn . - Trong công nghệ khai thác rừng thì gỗ là tài nguyên lớn và có vai trò quan trọng nhất trong nền kinh tế quốc dân nên việc xây dựmg những tiêu chuẩn và phân loại gỗ là cần thiết. - Để xây dựng tiêu chuẩn cho các sản phẩm của công nghệ khai thác rừng và chế biến gỗ cần phải nguyên cứu những tính chất tự nhiên của nguyên liệu gỗ , các giai đoạn sản xuất ra sản phẩm gỗ và các điều kiện sử dụng gỗ . - Nguyên cứu những tính chất tự nhiên của nguyên liệu gỗ cần chú ý đến cơ cấu các loại gỗ khác nhau , các tính chất cơ bản của từng loại cây khác nhau như cấu tạo , tính chất vật lí , tính chất cơ học , tính chất hóa học , độ bền tự nhiên , khuyết tật gỗ , các yếu tố ảnh hưởng đến cơ cấu và tính chất của gỗ , các yếu tố liên quan khác như trữ lượng , khả năng cung cấp và gây trồng rừng cũng là đối tượng của tiêu chuẩn hóa và phân loại các hạng gỗ. - Qua các giai đoạn sản xuất ra sản phẩm gỗ, tính chất riêng biệt của từng sản phẩm được biểu hiện bằng hình dạng và kích thước của sản phẩm .Mỗi phương pháp pha chế của từng giai đoạn khác chế biến khác nhau cho những sản phẩm có Đồ án tốt nghiệp hình dạng và kích thước khác nhau .Tùy theo các giai đoạn chế biến, các hạng gỗ có những hình dạng , phẩm chất và kích thước khác nhau. Vì vậy chính nó là tiêu chuẩn để phân loại xếp hạng các sản phẩm của công nghệ gỗ. - Trong các điều kiện sử dụng sản phẩm gỗ thì mục đích sử dụng là yếu tố quan trọng nhất, chỉ khi biết rõ được mục đích sử dụng thì mới có thể biết chắt chắn những yếu tố kỹ thuật cần thiết trong phân loại xếp hạng, tức là những yêu cầu tối thiểu cần và đủ để thỏa mãn cho nhu cầu sử dụng. -Việc xây dựng các tiêu chuẩn và phân loại sản phẩm công nghệ gỗ xuất phát từ lợi ích của toàn bộ nền kinh tế xã hội, là cơ sở không thể thiếu để sử dụng hợp lý và tiết kiệm nguyên liệu gỗ, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt đến tay người sử dụng về mặt hình dạng, kích thướt, phẩm chất và các đòi hỏi khác. Đó là nhiệm vụ của tất cả các ngành từ nguyên cứu khoa học đến sản xuất và sử dụng đều có nhiệm vụ tham gia. - Dựa vào các điều kiện trên người ta phân loại gỗ thành 8 nhóm. BẢNG PHÂN LOẠI CÁC LOẠI GỖ SỬ DỤNG PHẦN 2 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LÝ CẮT GỌT GỖ I.Khái niệm về công nghệ gia công gỗ I.1 Những đặc điểm chính của nguyên liệu làm đồ mộc - Nguyên liệu làm đồ mộc khá phong phú, có nhiều loại như: gỗ xẻ, ván dăm, ván sợi ép , ván ép lớp , giấy trang trí bề mặt , chất dẻo, cốt ép.  Gỗ xẻ - từ gỗ tròn qua quá trình cưa xẻ thành gỗ xẻ. Trong sản xuất đồ mộc dùng rộng rải tất cả các loại gỗ, tùy yêu cầu và mục đích sử dụng của sản phẩm .Thường là các loại gỗ cá thớ mịn , vân hoa đẹp , ít co dãn , cong vênh , dễ dàng đánh vécni như : lát hoa , vàng tâm , mỡ , dổi , gụ , dẻ, xoan ta, ... Gỗ xẻ là nguyên liệu chủ yếu của các xí nghiệp sản xuất đồ mộc.Ván có ít nhất hai mặt song song với nhau. Hộp cũng có ít nhất hai mặt song song với nhau, chiều dài hộp và ván đều trong khoảng từ 1-8 m. Để hạn chế sự co ngót, cong vênh của gỗ khi lắp ghép thành đồ mộc, gỗ xẻ trước khi gia công đã được phơi sấy để giảm độ ẩm của nó đến mức Đồ án tốt nghiệp quy định. Do độ ẩm thăng bằng không khí nước ta cao, nên độ ẩm cuối cùng sau khi sấy của gỗ xẻ thường là 15%.  Ván dán gồm từ tấm ván mỏng trở lên được dán lại bằng các lớp keo, sao cho chiều thớ gỗ của hai lớp ván cạnh nhau vuông góc với nhau . Ván dán thường dùng 3 loại keochủ yếu là phenon, phooc man đê hýt, các ba mít và anbumin. Ván dán nước ta sản xuất từ các loại gỗ như trám , vạng , ràng ràng, cống.  Ván dăm được chế tạo bằng cách trộn hỗn hợp giữa dăm (vỏ bào, gỗ vụn, mùn cưa được băm nhỏ) với keo rồi đem ép dưới một áp suất và nhiệt độ nhất định  Ván sợi ép chế tạo từ các sợi gỗ được ép lại. Ở nước ta hiện nay bước đầu đã sản xuất được loại ván này.  Ván mộc là tấm bên trong các đầu mẫu gỗ , bên ngoài được dán bằng ván mỏng hoặc ván dán .  Ván lạng là các tấm được lạng ra từ gỗ tròn hoặc các tấm gỗ thường , loại có vân thớ đẹp để dán trang trí bên ngoài của đồ mộc , như lát gội , sang , trám . I.2 Nhiệm vụ và nội dung của khao học cắt gọt gỗ  Để thực hiện được quá trình gia công gỗ bằng cơ giới , trong thực tiễn cần giải quyết hai vấn đề - Một là cần có những thông số cơ bản ban đầu như lực , công suất , mối tương quan giữa các yếu tố ... Dựa trên những thông số cơ bản đó để tính toán thiết kế mới , cải tiến công cụ , máy thiết bị , giải quyết các quá trình gia công , tính toán kinh tế ... - Hai là từ những điều kiện cho trước , như máy móc thiết bị , công cụ gỗ ... cần xác định chế độ gia công hợp lý để đạt dược năng suất cao nhất , hao tốn ít nhất về nguyên , nhiên liệu ... mà thành phẩm đạt được chất lượng cao nhất hoặc theo yêu cầu cho trước . Hai vấn đề này có liên quan mật thiết với nhau , là một thể thống nhất của quá trình chế tạo và sử dụng . Giải quyết vấn đề thứ nhất là giải quyết bài toán thuận , giải quyết vấn đề thứ hai là giải quyết bài toán nghịch . Từ đó chúng ta thấy khoa học cắt gọt gỗ có nhiệm vụ cụ thể sau đây : xác định mối tương quan giữa các yếu tố của ba đối tượng vật liệu được gia công , công cụ cắt gọt và máy . Ngoài ra khoa học cắt gọt gỗ phải tìm các biện pháp gia công mới khoa học Đồ án tốt nghiệp hơn , đạt kết quả cao hơn về năng suất , chất lượng , ứng dụng vào thực tế sản xuất để tạo ra các sản phẩm mới .  Giải quyết đúng đắn đối với khoa học cắt gọt gỗ sẽ tạo ra khả năng lớn cho việc hoàn thiện các quá trình kỹ thuật gia công chế biến gỗ , đẩy mạnh sản xuất đáp ứng được nhiệm vụ của ngành hiện nay cũng như sau này. I.3 Các dạng gia công cắt gọt gỗ và những định nghĩa cơ bản I.3.1 Các dạng gia công chế biến gỗ - Công nghệ gỗ là tổng quát cả quá trình và cả phương tiện được áp dụng vào sản xuất để tạo ra được những sản phẩm từ gỗ . a) Gia công chế biến hóa học là quá trình gia công tạo từ gô ra các sản phẩm mà bản chất của gỗ đã bị thay đổi như sản xuất đường , giấy , rượu.. b) Gia công cơ hóa là dạng gia công kết hợp giữa hóa học và cơ học như gia công áp lực có ngâm tẩm. c) Gia công chế biến cơ giới là quá trình gia công từ gỗ ra sản phẩm bằng cách thay đổi hình dạng , kích thướt , còn bản chất của gỗ thì cơ bản không thay đổi . Dạng này có thể phân ra thành 4 phương pháp chủ yếu : gia công cắt gọt , gia công áp lực , gia công va đập , gia công tách chẻ .  Gia công cắt gọt làm pha hủy mối liên hệ giữa các phần tử vật chất gỗ theo một hướng nhất định nhờ công cụ cắt. Vật gia công sẻ được chia thành hai thành phần cùng với phoi hoặc không có phoi. Như cưa , bào bóc , phay , khoan ...là cắt gọt có phoi . Như đột cắt, xén ... là cắt gọt không có phoi.  Gia công áp lực không làm phá hủy mối liên hệ giữa các phần tử của vật được gia công mà chủ yếu dùng áp lực để làm thay đổi hình dạng , kích thước vật gia công như kéo , nén uốn ,...  Gia công va đập làm phá hủy mối liên kết giữa các phần tử vật chất được gia công thành những phần nhỏ , không theo một dạng kích thướt hình hình học qui định trước , như gia công bọt gỗ làm giấy , thuốc súng ,...  Gia công tách chẻ làm phá hủy mối liên kết giữa các phần tử gỗ theo các lớp mà không theo một hướng nhất định cho trước ,như chẻ củi, tước gỗ, ... Sơ đồ phân loại các dạng gia công gỗ Đồ án tốt nghiệp I.3.2 Gia công cắt gọt cơ bản a) Giới thiệu chung về nguyên lý cắt gọt gỗ - Cắt gọt gỗ là quá trình cắt gọt lấy đi từvật gia công - phôi một lớp hoặc nhiều lớp phoi. Quá trình này được thực hiện nhờ một vật rắn nhỏ có dạng hình nêm gọi là dao cắt . Phần phôi còn lại với phoi được xác định theo một ranh giới quy định trước. - Cắt gọt là một quá trình công nghệ , nhờ tác dụng trực tiếp của dao mà phôi được phân chia để tạo ra sản phẩm có hình dạng và kích thước cho trước. - Phoi là một phần vật chất , thường rất nhỏ được cắt ra từ phôi sau một lần chuyển động của dao hoặc phôi. Phoi được tạo ra phù hợp với khả năng cắt của dao và máy. Như vậy , để thực hiện quá trình cắt gọt , phôi có thể đứng yên , dao chuyển động hoặc ngược lại. Và sau mỗi lần chuyển động chúng ta sẽ có được một lớp phoi từ phôi . Trong quá trình cắt gọt phải có hai chuyển động :  Chuyển động thứ nhất là chuyển động của dao hay phôi để cắt được một lớp phoi . Thường chuyển động này có tốc độ rất lớn gọi là chuyển động chính , được gọi là chuyển động cắt gọt . Chuyển động tuyệt đối của dao hay phôi cần thiết và đủ để cắt được một phần phoi người ta gọi là chuyển động cắt gọt .  Chuyển động thứ hai là chuyển động của phôi hoặc dao để đảm bảo cho lần cắt tiếp theo tạo ra phoi mới . Thường chuyển động này có tốc độ rất nhỏ so với chuyển động thứ nhất gọi là chuyển động phụ , hay còn gọi là chuyển động ăn dao . Chuyển động tuyệt đối của phôi hay dao để đảm bảo cho lần cắt tiếp theo tạo ra phoi mới gọi là chuyển động ăn dao. -Như vậy trong quá trình cắt gọt của dao được tiến hành theo một chu kỳ nhất định , cứ mỗi một chu kỳ chúng ta có được một phoi. Trong một chu kỳ dao hoàn thành hai bước , nếu phôi đứng yên và ngược lại nếu dao đứng yên . Bứoc thứ nhất trong chu kỳ phoi sẽ được cắt ra , ta gọi là bước hữu ích hoặc là bước có công . Bước thứ hai dao hoặc phôi trở về vị trí ban đầu để chuẩn bị cắt phoi mới , trong Đồ án tốt nghiệp bước này phoi không được tạo ra , người ta gọi là bước vô ích hay còn gọi là bước không công. -Nếu trong quá trình cắt gọt ở khoảng thời gian nào đấy không có chuyển động ăn dao mà chỉ có chuyển động cắt gọt, thì đường mũi dao vẽ nên gọi là quỹ đạo cắt gọt. Ngược lại, nếu như trong quá trình cắt gọt, ở khoảng thời gian nào đấy không có chuyển động cắt gọt, thì quỹ đạo mũi dao vẽ nên gọi là quỹ đạo cắt gọt tương đối hay còn gọi là quỹ đạo cắt gọt thực. -Tốc độ chuyển động dao hoặc vật gia công theo quỹ đạo cắt gọt gọi tốc độ cắt gọt. Vậy tốc độ cắt gọt là quảng đường đi được của dao hoặc phôi theo quỹ đạo cắt gọt trong một đơn vị thời gian, thường được kí hiệu bằng chữ v, đơn vị là mét/giây (m/s).Tốc độ của dao hoặc phôi theo quỹ đạo ăn dao, người ta gọi là tốc độ ăn dao. Vậy tốc độ ăn dao là quảng đường đi được của dao hoặc phôi theo quỹ đạo ăn dao trong một đơn vị thời gian. Thường tốc độ này được kí hiệu bằng chữ U. Đơn vị là mét/ phút ( m ).Trong gia công chế biến gỗ, tốc độ ăn dao có thể đạt tới ph 150 m/phút. Nếu cả hai chuyển động đồng thời tồn tại, thì dao sẽ chuyển động tương quan với phôi theo tốc độ bằng tốc độ tổng hợp hai vectơ tốc độ trên, người ta gọi là tốc độ tương đối hay gọi là tốc độ thực của dao. Thường kí hiệu là V t -Vậy tốc độ tương đối hay tốc độ thực của dao hoặc phôi là quãng đường đi được của dao hoặc phôi theo quỹ đạo thực trong một đơn vị thời gian.    Vt v  u b) Phân loại cắt gọt gỗ - So với các quá trình cắt gọt một số nguyên vật liệu khát, quá trình cắt gọt gỗ phức tạp hơn.Vì gỗ có cấu trúc không đồng nhất, hơn thế nữa trong nhiều dạng gia công gỗ, phoi lại là thành phẩm, để đảm bảo cho phoi trong trường hợp này có chất lượng thì việc nguyên cứu các quá trình cắt gọt chúng đòi hỏi mức độ cao hơn. Do đó trong quá trình nghiên cứu cắt gọt gỗ người ta chia làm hai bước hay hai giai đoạn: bước thứ nhất là nghiên cứu cắt gọt cơ bản và bước thứ hai là nghiên cứu cắt gọt chuyên dùng. Đồ án tốt nghiệp  Cắt gọt cơ bản -đặc điểm của cắt gọt này là có hạn chế một số điều kiện của các yếu tố tham gia vào quá trình cắt gọt, nhằm đưa đến dạng căn bản nhất, để dễ nghiên cứu chúng. Những kiến thức nghiên cứu được về cắt gọt này sẽ làm cơ sở để nghiên cứu các dạng cắt gọt chuyên dùng.  Dạng cắt gọt cơ bản có bốn đặc điểm sau đây: - Qúa trình cắt gọt được thực hiện ở một cạnh chính của dao cắt, dao phải có dạng hình nêm, các mặt trước, sau của dao phải là mặt phẳng, góc cắt, góc sau phải cố định, độ dài của cạnh cắt phải lớn hơn chiều rộng của phôi và chiều rộng của phoi, hình thức cắt như vậy người ta gọi là cắt hở. Nếu quá trình cắt gọtđược thực hiện ở hai cạnh cắt, chiều rộng của dao bằng chiều rộng của phoi, chiều rộng của phôi lớn hơn chiều rộng của dao người ta gọi là cắt nửa kin. Nếu như trong quá cắt gọt được thực hiệnở ba cạnh của dao và tạo ra ba mặt cắt, chiều rộng phoi bằng chiều rộng dao, chiều rộng phôi lớn hơn chiều rộng dao người ta gọi là cắt kín. Hình thức đầu thuộc cắt cơ bản, còn hình thức hai và ba thuộc cắt phức tap. - Qũy đạo cắt gọt thực của dao phải là đường thẳng, tốc độ cắt và tốc độ ăn dao cố định, hướng của các tốc độ cắt phải vuông góc cới cạnh cắt và không đổi. - Chiều dày của phoi là một đại lượng cố định. - Đặc điểm cuối cùng là mặt phẳng chuyển động và hướng chuyển động của dao phải vuông góc hoặc song song với chiều của thứ gỗ. Từ đặc điểm này trong cắt gọt gỗ có thể có ba trường hợp cắt gọt cơ bản sau đây: cắt ngang, cắt dọc và cắt bên. Chúng ta sẽ xét kĩ ở chương sau.  Cắt gọt chuyên dùng - tức là các dạng cắt gọt đã được ứng dụng vào những trường hợp gia công cụ thể, nhằm những mục đích công nghệ nhất định như cưa, bào, lạng, phay...Thường thì các dạng này phức tạp hơn, số lượng yếu tố tác động lên quá rình cắt gọt cũng nhiều hơn.  Quá trình cắt gọt có 3 dạng : cắt hở , cắt nửa kín và cắt kín Đồ án tốt nghiệp I.3.3 Những nhân tố ảnh hưởng đấn quá trình cắt gọt - Gỗ là đối tượng gia công của ngành chế biến gỗ bằng cơ giới. Gỗ có những tính chất đặc thù của nó. Vì vậy để hiểu được các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt gọt gỗ, chúng ta xét những tính chất chính của gỗ có ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt. a) Hướng cắt : Theo ba mặt phẳng mặt cắt đầu , cắt xuyên tâm , cắt tiếp tuyến gỗ có những tính chất khác nhau . Vì thế , theo các hướng cắt khác nhau thì trị số cản cắt sẽ khác nhau. Đồ án tốt nghiệp b) Loại gỗ : Loại gỗ khác nhau , tính chất của gỗ cũng khác nhau, bởi vậy trị số công suất cắt khác nhau và phụ thuộc vào loại gỗ thuộc nhóm nào. c) Độ ẩm của gỗ: Đọ ẩm của gỗ có ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt . Tăng hay giảm độ ẩm của gỗ dẫn đến thay đổi tính chất cơ học của gỗ và tất nhiên các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt gọt cũng thay đổi theo . Gỗ có độ ẩm càng lớn thì trở lực cản cắt càng nhỏ và cũng dễ bị sơ tướp. Đối với trường hợp cắt dọc và ngang thớ thì khi độ ẩm gỗ càng lớn thì công suất cắt sẽ giảm nhưng đối với cắt mặt đầu thì giảm không đáng kể. d) Khối lượng riêng của gỗ : Khối lượng riêng tuyệt đối của bất cứ loại gỗ nào cũng gần bằng nhau và bằng 1,54 g/cm 3 . Song khối lượng riêng của gỗ thì lại khác nhau , gỗ có khối lượng riêng càng cao thì càng khó gia công và ngược lại. e) Nhiệt độ của gỗ : Dưới tác dụng của nhiệt độ gỗ sẽ thay đổi tính chất cơ lý và quá trình cắt gọt cũng thay đổi. f) Chiều dày phoi : Khi chiều dày cắt của phôi tăng thì công suất cắt sẽ giảm . Phoi càng dày thì trị số công suất cắt riêng giảm và ngược lại. g) Góc cắt  , góc sau  , và góc mài trước  : Trị số góc cắt tăng lên ( khi góc sau không đổi ) trị số công suất cắt sẽ tăng lên . Khi tăng góc sau trong giới hạn nhất định thì công suất cắt sẽ giảm xuống . Nhưng nếu trị số góc sau tiến gần đến 0 0 thì không được vì cạnh cắt sau của lưỡi dao cắt sẽ tiếp xúc nhiều với gỗ gây nên sự biến dạng . h) Mức độ cùn của dao : Lưỡi dao bao giờ cũng có một độ cùn nhất định , trong khi làm việc nó ngày càng bị cùn hơn ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt và giảm độ chính xác gia công . k) Tốc độ cắt : Khi tăng tốc độ cắt từ 30 đến 50-60 m/s công suất cắt riêng giảm nhưng tăng tốc độ cắt lên cao hơn nữa thì công suất cắt tăng lên. I.4 Chế độ cắt -Để thực hiện một nguyên công cắt gọt gỗ , cần phải có nhiều điều kiện khác nhau gọi là chế độ cắt . Những điều kiện đó là các thông số góc của dao, tốc độ cắt và tốc độ đẩy. Đồ án tốt nghiệp -Trong quá trình làm việc phải biết chọn các loại dụng cụ cắt, tốc độ đẩy cho thích hợp, còn tốc độ cắt là trị số có thể thay đổi được.Trong lựa chọn chế độ cắt phải nhằm mục đích đạt được năng suất cao nhất. -Cần tính toán từng yếu tố trong chế độ để có bề mặt gia công đạt độ nhẵn cần thiết, sử dụng hết công suất và khả năng gia công của dụng cụ cắt. II. Giới thiệu về máy bào gia công gỗ II.1 Phân loại - Máy bào gỗ dùng để gia công các mặt phẳng hoặc định hình của chi tiết. Máy làm việc theo nguyên tắc của máy phay, tức là trục dao quay tròn khi gia công. - Máy bào gia công gỗ bao gồm các loại sau:  Máy bào thẩm  Máy bào thẩm hai mặt  Máy bào cuốn gỗ một mặt  Máy bào cuốn gỗ hai mặt  Máy bào cuốn gỗ bốn mặt II.2 Quy cách sản phẩm gia công - Sản phẩm gia công trong máy bào cuốn gỗ bao gồm ván lạng , ván bóc, ván gián mặt,... đạt dược độ nhẵn bóng từ G 7  G10 . - Sản phẩm gia công có độ ẩm tương đối thấp, gần độ ẩm thăng bằng 12%19%. - Sản phẩm tạo ra có chiều dày nhỏ, tiết diện ngang và dọc đều có dạng hình chữ nhật, mặt cắt bao giờ cũng trùng với mặt gia công, chiều rộng của phoi bằng chiều rộng vật cắt III. Phân tích các phương án máy và lựa chọn phương án hợp lý III.1 Các phương án a) Phương án thứ nhất: b) Phương án thứ hai: c) Phương án thứ ba: d) Phương án thứ tư: III.2 Phân tích các phương án Đồ án tốt nghiệp PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY I. Đối tượng mà máy gia công - Máy bào cuốn gỗ có các đối tượng gia công như sau: Ván lạng, ván bóc, ván dán mặt, ván dăm... - Đối tượng gia công của máy bào cuốn gỗ rất nhiều, song lấy phôi liệu cơ bản ban đầu làm cơ sở để tính toán thiết kế. Phoi tạo ra có chiều dày nhỏ, tiết diện ngang và dọc có hình dạng chữ nhật với các kích thước như sau:  Chiều rộng của sản phẩm gia công B = 350 mm  Chiều dài của sản phẩm gia công L = 2000 mm  Chiều cao của sản phẩm gia công H = 140 mm - Đảm bảo được độ nhẵn theo yêu cầu G 7  G8 vật liệu gỗ ban đầu thuộc nhóm II với các thông số sau:  Ứng suất nén dọc 525.10 5 N / mm 2  Ứng suất uốn tĩnh 1080.10 5 N / mm 2  Ứng suất kéo dọc 1165.10 5 N / mm 2  Ứng suất cắt dọc 105.10 5 N / mm 2  Khối lượng thể tích  0.72  .85 g/cm 3  Độ ẩm 12%- 19% - Gỗ mà máy bào gia công thuộc nhóm II đó là kiền kiền, gỗ thông, gỗ dẻ và đinh. II. Xác định các thông số cơ bản của máy II.1 Tốc độ của trục dao Đồ án tốt nghiệp 1 2 3 4 5 6 7 Trục dao bào 1- Gối đỡ trục 2- Bánh đai bị động 3- Ốp lưỡi dao bào 4- Vít điều chỉnh dao 5- Lưỡi dao 6- Bu lông 7- Thân trục - Máy bào cuốn gỗ hai mặt có hai trục dao: Trục dao trên và trục dao dưới. Từ kích thước ban đầu cũng như các tính chất của vật liệu gỗ như: kích thước, độ bóng, ứng suất, độ ẩm, ... Từ đó ta có thể xác định được công suất cắt, tốc độ cắt của dao. - Do máy gia công vật liệu là gỗ có hai mặt tương đối giống nhau, nên để thuận tiện việc tính toán ta thiết kế dao bào dưới và dao bào trên là như nhau về cấu tạo của dao, công suất động cơ truyền cho dao, tốc độ cắt, kích thướcvà đường kính của dao. - Để chọn đường kính và các thông số của dao thông thường được dựa vào 3 chỉ tiêu để đánh giá:  Chất lượng gia công tốt  Lực cắt nhỏ  Không xảy ra hiện tượng gãy quá lớn (do hao mòn đột biến) - Để thực hiện chuyển động bào nhẵn mặt phẳng,dao thường đứng yên, gỗ chuyển động . Dao gắn vào bàn và nhô lên khỏi mặt bàn 0.5-0.7 mm. Đồ án tốt nghiệp - Góc cắt  được tạo thành giữa mặt trước của dao cắt và mặt cắt. Để tránh hiện tượng xước thớ gỗ góc cắt phải nhỏ.   45 0  55 0 ( sách máy gia công gỗ của Hoàng Nguyên trang 25 ) - Góc sau  là góc được tạo thành giữa mặt sau của dao cắt và mặt cắt.   10 0 - Góc trước  là góc được tạo thành giữa mặt trước và mặt phẳng vuông góc với mặt cắt đi qua cạnh cắt chính của dao cắt.   45 0  35 0 - Góc mài  là góc tạo thành giữa mặt trước và mặt sau dao cắt.   35 0  40 0 - Với các điều kiện trên ta chọn kích thước của dao như sau:  Đường kính của dao D=124 mm  Kích thước 610 6.35 38 mm  Với số lượng dao cắt 4 dao  Vật liệu của dao BK8 ( hợp kim cứng một cácbít )  Góc cắt  =45 0  Góc sau  =10 0  Góc trước  = 45 0  Góc mài  =35 0  Số vòng quay của dao 4000 v/p ( chọn theo máy chuẩn DSP ). - Trục dao được lắp 4 lưỡi dao, để giữ chặt trục dao trên trục dao ta dùng các bu lông và ốp. Đồ án tốt nghiệp V     II.2 Tốc độ đẫy của băng tải - Trong quá trình thực hiện chuyển động cắt gọt, ngoài chuyển động cắt còn có chuyển động làm thay đổi vị trí tương đối giữa dụng cụ cắt và phôi để có những lớp phoi mới. Chuyển động đó được gọi là chuyển động đẩy. Còn tốc độ đẩy được  kí hiệu: u , đơn vị m/ph. - Trên máy bào cuốn gỗ , việc lựa chọn tốc độ đẩy gỗ tùy thuộc vào chiều dày phôi, chiều rông gỗ cần bào, độ cứng của gỗ và cấp độ nhẵn bóng của đối tượng gia công. - Cấp độ nhẵn bóng và chế độ cắt được xác định như sau. L L L1 L R : bán kính vòng tròn cắt l : chiều dài vết gợn sóng y :chiều cao nhấp nhô của sóng Công thức tính chiều dài nhấp nhô sóng Đồ án tốt nghiệp y= l2 (công thức trang 84 sách máy gia công gỗ Phạm 8R Quang Đẩu ). - Chiều dài nhấp nhô của vết gợn sóng chính bằng trị số đẩy phôi qua lưỡi dao và được xác định theo công thức l = u z0  u 1000 ( công thức trang 84 máy gia công gỗ Phạm -Qn z Đẩu) n: số vòng quay của dao z: số lưỡi dao ở trên trục dao u z 0 : lượng đẩy của gỗ vào một dao - Do phôi là các loại gỗ như kiềng kiềng, thông, gỗ dẻ, thuộc nhóm hai có:  Cấp độ nhẵn bóng g7 g8  Số vòng quay của dao n = 4000 v/p  Trục dao được lắp z = 4 lưỡi dao bào  Chiều dày của lớp phôi h = 5 mm - Ta có trị số chiều cao gợn sóng y đối với g7 g8 không vượt quá 0.1mm - Từ công thức suy ra vậy l2 y 8 R 124 l 2  y 8 R 0,1 8  = 7,05 2 mm 2 l u z 0 7,05mm - Tốc độ đẩy được tính theo công thức 1000 u 0 l u z 0  n z suy ra u0  l n z 7.05 4000 4  112.3 m/p 1000 1000 - Trong công thức trên tốc độ đẩy của gỗ được tính cho một dao, nhung trong thực tế trục dao bào được gá 4 lưỡi dao cắt. Do vậy tốc độ đẩy thực tế là: u u 0 112,3  28,2 m/p 4 4 -Theo bảng 32 trang 88 sách máy gia công gỗ Phạm Quang Đẩu Đồ án tốt nghiệp Chọn tốc độ đẩy u= 28 m/p Suy ra uz  u z 0 7,2  1,8 mm 4 4 II.3 Xác định công suất cắt cần thiết của động cơ - Xác định công suất cắt cần thiết của động cơ dựa theo tốc độ đẩy u = 28 m/p và lượng đẩy của gỗ vào một dao u z 1,8 m/p. - Từ công thức tính công suất động cơ trang 36 sách máy gia công gỗ Phạm Quang Đẩu  N k b h u 60 102 k :lực cản cắt riêng b : chiều rộng lớp gỗ bị hớt đi (mm) h : chiều dày lớp gỗ bị hớt đi (mm) u : tốc độ đẩy (m/p) - Ta có k= k t a g a d a a ab a g : hệ số kể đến ảnh hưởng của loại gỗ a d : hệ số kể đến mức độ cùn dao a , a : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc cắt và góc gặp a b : hệ số kể đến ảnh hưởng của độ ẩm khi gia công gỗ - Ta biết b = 450 mm h =5 mm u = 28 m/p a g =1.5 (gỗ dẻ) a d = 1,6 dao sau khi làm việc 3 h ( tra bảng 8 trang 37 sách gia công gỗ Phạm Quang Đẩu) - Để xác định trị số k ta dùng bảng 10 trang 37 . Xác định chiều dày phoi e ph và  1 R h 1 62  5   arcos = arcos = 11 0 2 R 2 62 Ta có