Analysis of the conditions and nature of chip formation when grinding wood under conditions of partial selfsharpening of the abrasive tool
Authors: А.А. Лебедев, , А.В. Сергеевичев, , М.А. Дедерер, 
Published: December 2022

Приведен анализ шлифования древесины поперек волокон, рассмотрены условия и характер стружкообразования, дано теоретическое определение касательной силы резания, рассмотрен характер износа шлифовальной шкурки в условиях ее частичной самозатачиваемости, обозначен критерий износостойкости. Согласно современному представлению об абразивном инструменте его специфические особенности заключаются в отсутствии сплошной режущей кромки, имеющейся у любого лезвийного инструмента, наличии неправильной геометрической формы абразивных зерен с округленными вершинами, что обусловливает отрицательные передние углы резания. Для понимания физической сущности процесса шлифования древесины необходимо иметь совокупное представление о геометрических формах зерен, как протекает процесс снятия стружки, какая система сил действует на абразивное зерно. В процессе абразивного резания древесины поперек волокон участие всех режущих зерен неравноценно. Данное явление можно объяснить тем, что часть зерен совершает работу перерезания волокон, в результате чего для другой части зерен остается лишь преодолеть сцепление между волокнами, т. е, произвести работу элементарного скалывания. Таким образом, часть зерен совершает закрытое резание, так же как и при поперечном пилении дисковыми пилами, а часть зерен участвует в открытом резании поперек волокон. В случае работы абразивного инструмента с преимущественным засаливанием основным критерием износостойкости является удельная производительность шлифования, так как качество поверхности по мере износа инструмента не только не ухудшается, но даже имеет тенденцию к улучшению. При шлифовании древесины поперек волокон абразивный инструмент способен работать более длительное время и с более высокой производительностью. Но поскольку процесс износа в данном случае сопровождается выкрашиванием зерен, то на поверхности шкурки могут появиться открытые участки, что с одной стороны приводит к некоторому снижению производительности шлифования, а главное – к ухудшению качества обработанной поверхности.

The article analyzes the grinding of wood across the fibers, considers the conditions and nature of chip formation, provides a theoretical definition of the tangential cutting force, considers the nature of the wear of the sandpaper under conditions of its partial self-sharpening, and the wear resistance criterion. According to the modern concept of an abrasive tool, its specific features are the absence of a solid cutting edge that any bladed tool has, the presence of an irregular geometric shape of abrasive grains with rounded tops, which causes negative cutting angles. To understand the physical essence of the wood grinding process, it is necessary to have a general idea of the geometric shapes of the grains, how the chip removal process proceeds, what system of forces acts on the abrasive grain. In the process of abrasive cutting of wood across the fibers, the participation of all cutting grains is not equivalent. This phenomenon can be explained by the fact that some of the grains do the work of cutting the fibers, as a result of which for the other part of the grains it remains only to overcome the adhesion between the fibers, that is, to perform the work of elementary shearing. Thus, part of the grains makes a closed cut, as in the case of transverse sawing with circular saws, and part of the grains participates in open cutting across the fibers. In the case of an abrasive tool with predominant clogging, the main wear resistance criterion is the specific grinding performance, since the surface quality not only does not deteriorate as the tool wears, but even tends to improve. When sanding wood across the grain, the abrasive tool is able to work for a longer time and with higher productivity. But since the wear process in this case is accompanied by grain chipping, open areas may appear on the surface of the skin, which, on the one hand, leads to some decrease in grinding productivity, and most importantly, to a deterioration in the quality of the treated surface.