устройство для резания древесного материала нагретым инструментом

Формула изобретения

1. Устройство для резания древесного материала нагретым инструментом, включающее нагреваемый инструмент, узел подачи и привод, отличающееся тем, что оно снабжено механизмами колебания нагреваемого инструмента соответственно вдоль его оси и в поперечном направлении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм колебания нагреваемого инструмента вдоль его оси выполнен в виде размещенного на валу привода кривошипно-шатунного механизма, кинематически связанного с нагреваемым инструментом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм колебания нагреваемого инструмента в поперечном направлении выполнен в виде источника акустических колебаний.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при обработке древесных материалов нагретыми инструментами.

Известно техническое решение (Патент RU N 2054698, В 27 M 1/06, 1992), включающее нагреваемый инструмент, узел подачи и привод.

В указанном техническом решении осуществляют взаимодействие древесины с нагреваемым инструментом, при этом происходит разогрев древесины в зоне контакта ее с нагреваемым инструментом до температуры, обеспечивающей образование в указанной зоне слоя, в котором происходит разрушение высокомолекулярных составляющих, т.е. лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы, которые составят каркас клеточной структуры. Происходит процесс разрушения молекулярных цепей - термодеструкция, что обеспечивает эффективность процесса резания за счет его безотходности. В результате неоднородности структуры древесины сложно обеспечить стабильность деструкции древесного материала и обеспечить надежность используемого инструмента.

Недостатками известного технического решения являются низкая стабильность процесса деструкции обрабатываемого материала, плохое качество реза с наличием обугливания, требующее дополнительной обработки поверхностей реза, быстрый износ инструмента, низкая производительность устройства.

Известно также техническое решение (Патент RU N 2045394, В 27 M 1/06, 1994 - прототип), включающее нагреваемый инструмент, узел подачи и привод.

Недостатками известного технического решения также являются низкая стабильность процесса деструкции обрабатываемого материала, плохое качество реза с наличием обугливания, требующее дополнительной обработки поверхностей реза, быстрый износ инструмента, низкая производительность устройства.

Цель изобретения - повышение качества обработки древесного материала нагретым инструментом, интенсификация процесса, повышение срока службы инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для резания древесного материала нагретым инструментом, включающее нагреваемый инструмент, узел подачи и привод, снабжено механизмами колебания нагреваемого инструмента, причем механизм колебания нагреваемого инструмента вдоль его оси выполнен в виде размещенного на валу привода кривошипно-шатунного механизма, кинематически связанного с нагреваемым инструментом, а механизм колебания нагреваемого инструмента в поперечном направлении выполнен в виде источника акустических колебаний.

Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:

- устройство снабжено механизмами колебания нагреваемого инструмента;

- механизм колебания нагреваемого инструмента вдоль его оси выполнен в виде размещенного на валу привода кривошипно-шатунного механизма, кинематически связанного с нагреваемым инструментом;

- механизм колебания нагреваемого инструмента в поперечном направлении выполнен в виде источника акустических колебаний.

Это позволит повысить качество обработки древесного материала нагретым инструментом, интенсифицировать процесс, повысить срок службы инструмента и расширить технологическую возможность использования обработанной поверхности.

В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений с указанными отличиями.

Заявленное техническое решение применимо и будет внедрено на предприятиях отрасли в 1999-2000 гг.

На чертеже изображена схема устройства для резания древесного материала нагретым инструментом.

Устройство для резания древесного материала 1 нагретым инструментом 2 включает нагреваемый инструмент 2, который выполнен, например, в виде замкнутой проволоки (или полосы), одетой на обечайки (не показаны) двух шкивов 3 и 4, выполненных из электроизоляционного материала. К ободам двух шкивов 3 и 4 подведено безопасное напряжение от электрического источника (не показано), в котором предусмотрена регулировка величины тока. Регулирование температуры нагрева инструмента 2 осуществляется путем изменения сопротивления, введенного в электрическую схему реостата. Шкивы 3 и 4 установлены соответственно на валах 5 и 6. В устройстве предусмотрено приспособление 7 для натяжения инструмента 2 в продольном направлении.

Для повышения стойкости инструмента 2 на свободные от резания древесины части инструмента 2 подают сжатый воздух, позволяющий уменьшить температуру поверхностного слоя. Подача воздуха регулируется заслонками на соплах 8 и 9. Узел подачи древесного материала 1 выполнен в виде подвижного стола 10 с регулируемой скоростью, величина которой определяется температурой инструмента 2, давлением, определяемым сопротивлением резанию и влажностью древесного материала 1.

Устройство снабжено механизмами 11 и 12 колебания нагреваемого инструмента 2. Механизм 11 колебания нагреваемого инструмента 2 вдоль его оси выполнен в виде размещенного на валу 13 привода 14 кривошипно-шатунного механизма 15, кинематически связанного посредством контура 16 с нагреваемым инструментом 2. Контур 16 выполнен в виде охваченных тросиком 17 ведущего 18 и двух ведомых колес 19 и 20, имеющих диаметр, одинаковый с диаметром ведущего колеса 18. Имеется натяжитель 21 для натяжения тросика 17, а механизм 12 колебания нагреваемого инструмента 2 в поперечном направлении выполнен в виде источника акустических колебаний 22, создающего поперечные ультразвуковые вибрации с частотой более 18 кГц и амплитудой до 10 мкм.

Устройство работает следующим образом.

Древесный материал 1 укладывали на подвижный стол 10. Подавали напряжение на инструмент 2 и обеспечивали температуру более 850^oC. Включали привод 14 и приводили в контакт древесный материал 1 с нагреваемым инструментом 2 путем перемещения стола 10 с древесным материалом 1 на двигающийся инструмент 2. Контакт инструмента 2 с древесным материалом 1 осуществляли в течение времени менее 0,02 сек. При этом инструмент 2 от механизма 11 совершал колебания вдоль своей оси с частотой не менее 50 Гц при амплитуде не менее 0,01 м. Кроме того, инструмент 2 совершал колебания в поперечном направлении от источника 22 акустический колебаний механизма 12 с частотой не менее 10 кГц и амплитудой до 5 - 10 мкм. Осуществляя таким образом механотермоплавление, создавали разрушающий слой внутри заготовки из древесного материала 1 в зоне его обработки нагретым инструментом 2 в виде расплава древесного вещества, что позволило разделить (разрезать) древесный материал 1, получив при этом поверхности реза высокого качества без изменения их цвета и малой шероховатости.

Ввиду того что процесс образования разрушающего слоя в данном случае протекает при очень высокой температуре (более 850^oC), то контакт древесного материала с нагреваемым инструментом может быть только очень маленьким, что обеспечивает интенсификацию процесса. При этом необходимое для обеспечения процесса и качества разрушающего слоя давление инструмента создают частично за счет того, что выполняют дополнительно колебания инструмента (поперечные и продольные), что исключает высокие нагрузки на инструмент, обеспечивает стабильность условий его работы и повышение срока его службы.

Таким образом, изобретение позволяет повысить качество обработки древесного материала нагретым инструментом, интенсифицировать процесс, повысить срок службы инструмента.

Источники информации

1. Патент RU N 2034698, В 27 M 1/06, 1992.

2. Патент RU N 2045394, В 27 M 1/06, 1994 - прототип.