Cutting accuracy and lumber yield improvement of timbers : circular saw case
Amélioration de la qualité et du rendement matière des sciages : cas des scies circulaires
Résumé
For many years, circular saws are more and more used in sawmills. Production imperatives, evolution of customer needs, technology progresses, make the sawmillers choose more and more often circular saws for rip sawing, though kerf losses in this case are higher than for bandsaw blades. So as to increase lumber yield, researches have been made in reducing kerf losses by decreasing saw body.width, which affects its rigidity, thus its stability. But circular saw vibrations are known to be the worst phenomenon during cutting. So we aim to find the best compromise between problems involved by kerf, saw stability, lumber yield improvement and sawing accuracy. First, we have studied research works made on static and dynamic behaviour, during idling or cutting, of circular saws. Thus, we have been able to identify the main parameters affecting saw stability, centrifugai forces, residual stresses from tensioning, blade temperature and lateral cutting forces. Then, we have introduced these parameters in a finite element analysis so as to compute the bending deflexion of circular saw. Finally, we have developed an experimental device, based on sorne units of an industrial edger, so as to validate this numerical work and face the industrial demand. Thus, in collaboration with a cutting tools manufacturer, we have been able to research the best conditions to prepare circular saws for a cutting process.
Ces dernières années, nous assistons à un développement de l'emploi des scies circulaires en scierie. Les impératifs de production, l'évolution des besoins de la clientèle, les progrès de la technologie incitent les scieurs à choisir de plus en plus souvent la scie circulaire comme scie de reprise, bien que celle-ci génère, par rapport au ruban une perte au trait de scie beaucoup plus grande. Dans un souci d'optimisation du rendement matière, les recherches se sont naturellement orientées vers une réduction du trait de scie par la diminution de l'épaisseur de la lame, ce qui affaiblit sa rigidité latérale, donc sa stabilité. Or les vibrations des lames de scie sont reconnues pour être le phénomène le plus nuisible lors de la coupe. Nous nous sommes alors interrogés sur comment trouver un compromis entre les problèmes qu'impliquent la voie, la stabilité de la lame, le rendement matière et la précision de sciage. Nous avons tout d'abord réalisé une synthèse des recherches menées à ce jour sur le comportement statique et dynamique, aussi bien a vide que pendant la coupe, des lames de scie circulaire. Cette recherche bibliographique nous a permis d'identifier les paramètres prépondérants qui influencent la stabilité d'une lame de scie circulaire, à savoir : les forces centrifuges, les contraintes résiduelles provenant du tensionnage, les gradients de température, la composante latérale des efforts de coupe. Puis, nous avons intégré ces paramètres à une modélisation éléments finis, afin de calculer la déformée en flexion prise par une lame de scie circulaire pendant la coupe. Enfin, nous avons développé un banc d'expérimentations, qui reprend des éléments standards d'une déligneuse, afin de valider nos modèles et répondre aux attentes des industriels. Nous avons ainsi pu, en collaboration avec un fabricant d'outils, rechercher les conditions optimales de préparation d'une lame de scie circulaire pour un processus de coupe donné.