Исследование технологической стойкости твердосплавных дисковых пил с попеременно-косым профилем зубьев при обработке ламинированных древесностружечных плит

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ДИСКОВЫХ ПИЛ С ПОПЕРЕМЕННО-КОСЫМ ПРОФИЛЕМ ЗУБЬЕВ ПРИ ОБРАБОТКЕ ЛАМИНИРОВАННЫХ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ (ДСтП)

Лукаш В.Т., Гриневич С.А.

БГТУ, г. Минск, РБ

Sawing by circular saws concerns to one of the most widespread and high-efficiency processes of machining laminated chipboard plates. The important problem at a processing such materials is achieving of high quality. In paper results of experimental researches of basic technology factors influence on processing quality are considered.

Введение

Ламинированные ДСтП сегодня широко используются в мебельной промышленности для производства офисной и домашней мебели. Основным видом механической обработки ламинированных ДСтП является раскрой дисковыми пилами на заданные размеры. Однако при кажущейся простоте выполнения данной операции деревообработчикам приходится решать ряд дополнительных вопросов. Например, выбор режущего инструмента, режимов пиления (рекомендаций по которым зачастую недостаточно), обеспечивающих высокое качество продукции без ущерба производительности труда. Важной задачей является исследование технологической стойкости режущего инструмента, которая напрямую связана с затратами на его подготовку и производительностью оборудования.

На сегодняшний день наибольшее применение при работе на круглопильных форматных станках находят дисковые твердосплавные пилы со следующими параметрами: диаметр пил 300-350 мм, толщина полотна 2,2 мм, ширина пропила 3,2 мм. В частности, хорошо зарекомендовал себя инструмент производства фирмы «Faba» (Польша), который и был принят для проведения экспериментальных исследований. Однако в целях снижения расхода материала и трудоемкости работ число зубьев режущего инструмента было уменьшено до 36 с сохранением остальных параметров.

Исходя из вышеизложенного, в качестве постоянных факторов для режущего инструмента при проведении экспериментов приняты:

1) дисковые твердосплавные пилы производства «Faba» (Польша);

2) диаметр пил 350 мм;

3) толщина полотна 2,2 мм;

4) ширина пропила 3,2 мм;

5) число зубьев 36;

6) передний угол г = 10°, задний угол б = 15°;

7) профиль зуба - попеременно-косой WZ (рис. 1).

Рис. 1. Попеременно косой профиль зубьев

стойкость твердосплавный дисковый пила

В качестве постоянных факторов для обрабатываемого материала приняты:

1) ламинированные трехслойные ДСтП производства «Kronospan» (Польша), соответствующие ГОСТ 10632-89 и ТУ РБ 00276475.435-99;

2) толщина 25 мм;

3) плотность 640 кг/м³.

В качестве переменных факторов приняты следующие технологические параметры:

1) подача на зуб U_z, мм;

2) скорость резания V, м/с;

3) выход пилы из пропила а, мм.

На основе анализа рекомендаций исследователей и производителей инструмента [1] определены диапазоны варьирования переменных факторов (табл. 1).

Таблица 1

Диапазоны варьирования

Поскольку необходимо обеспечить чистовой раскрой ламинированных древесных материалов, то в качестве одного из выходных показателей целесообразно принять фактический путь резания до появления сколов величиной более 0,3 мм на поверхности ламината Y(L, м). Данный дефект, согласно ГОСТ 9769-79, определяется как невыполнение требований к качеству распиловки и является критерием затупления пил.

Для получения уравнения регрессии, описывающего выходные характеристики процесса пиления, использован B-план второго порядка. Исследования проводились на экспериментальной установке, созданной на базе промышленного станка ФСА [1, 2].

Для различных режимов фиксировался фактический путь резания до появления сколов на поверхности ламината. По результатам статистической обработки результатов эксперимента получена модель технологической стойкости (пути резания до появления сколов), Y (м):

 (1)

После исключения незначимых коэффициентов и уточнения оставшихся, модель была приведена к явному виду:

(2)

Адекватность полученной математической модели подтверждена проверкой по F - критерию Фишера.

По полученной модели были построены графические зависимости на нижнем, нулевом и верхнем уровнях варьирования переменных факторов.

На рис. 2 представлена зависимость фактического пути резания от подачи на зуб. Из графика следует, что с уменьшением подачи на резец от 0,04 до 0,02 мм путь резания уменьшается. Вероятно, это связано с ухудшением условий работы зуба пилы. Так, при подаче на резец U_z = 0,02 мм и величине выхода пилы из пропила а = 10 мм средняя толщина стружки , (3) или 9 мкм, что сопоставимо с величиной радиуса округления режущей кромки зуба пилы. По мере затупления инструмента и роста радиуса округления режущих кромок не все зубья будут участвовать в резании. Так, если величина радиуса округления вершины большая, то обработанная поверхность может не восстанавливаться до уровня границы раздела режущей кромки вследствие образования остаточных деформаций. В результате часть зубьев подминает под себя материал, что, с одной стороны, приводит к повышенному износу зубьев по задней поверхности, а с другой - к уплотнению смятого слоя, который будет срезан последующими зубьями. Срезаемый слой будет обладать более высокими физико-механическими характеристиками, чем исходный материал заготовки, что также способствует повышенному износу зубьев пилы [3].

С ростом подачи на резец от 0,04 до 0,06 мм путь резания, соответствующий одному уровню качества, уменьшается. Это связано с ростом сил резания при увеличении толщины стружки. По мере затупления инструмента зуб пилы не дорезает материал, а скалывает его из-за больших усилий резания.

Рис. 2. Зависимости пути резания от подачи на зуб

На рис. 3 представлена зависимость фактического пути резания от скорости резания. Скорость резания является противоречиво действующим фактором. Так, например, на нижнем уровне варьирования переменных факторов (U_z = 0,02 мм, а = 10 мм) увеличение скорости резания приводит к уменьшению пути резания. Возможно, данное явление связано с тем, что при малом выходе пилы из пропила вектор скорости резания направлен под небольшим углом к поверхности обрабаты-ваемого материала, и поэтому зуб пилы не обеспечивает прижима ламината к основе, а способствует его продольному сдвигу. По мере затупления инструмента увеличение скорости ведет к появлению глубоких вырывов на поверхности.

Рис. 3. Зависимости пути резания от скорости резания

На нулевом уровне варьирования скорость резания влияет слабо. Наиболее сильное влияние скорости резания наблюдается на верхнем уровне варьирования переменных факторов. Здесь наблюдается плавный рост пути резания с увеличением скорости. Положительное влияние скорости резания может быть связано с возникновением инерционного подпора [4].

Рис. 4. Зависимости пути резания от величины выхода пилы из пропила

На рис. 4 преставлена зависимость технологической стойкости от величины выхода пилы из пропила. Все зависимости носят одинаковый характер и позволяют утверждать, что с ростом величины вылета пилы из пропила от 10 до ? 35 мм наблюдается рост пути резания по критерию качества. Увеличение пути может быть связано с увеличением вертикальной составляющей силы резания, которая прижимает ламинат к основе. При дальнейшем увеличении выхода пилы путь резания уменьшается. Возможно, это связано с увеличением ударной нагрузки при входе зуба пилы в обрабатываемый материал.

Заключение

Получены математические модели в виде уравнений второго порядка, описывавающие влияние основных переменных факторов на путь резания до появления сколов на поверхности ламината.

В результате анализа полученных моделей установлено:

- с увеличением U_z от 0,02 до 0,04 мм путь резания увеличивается, а с дальнейшим ростом U_z от 0,04 до 0,06 мм - уменьшается;

- влияние скорости на путь резания неоднозначно: на нулевом и верхнем уровнях варьирования переменных факторов с увеличением скорости путь резания растет, а на нижнем - уменьшается;

- с ростом величины выхода пилы из пропила от 10 до 30-35 мм путь резания увеличивается, а затем уменьшается.

Литература

1. Лукаш, В. Т. Влияние подачи на резец на технологическую стойкость режущего инструмента при пилении ламинированных ДСтП / В. Т. Лукаш, С. А. Гриневич // Труды БГТУ. Сер. II, Лесная и деревообраб. пром-сть. - 2008. - Вып. XVI. - С. 230-234.

2. Кравченко, А. С. Применение силоизмерительного телеметрического устройства для исследования процессов пиления древесных материалов / А. С. Кравченко, В. Т. Лукаш // Труды БГТУ. Сер. II., Лесная и деревообраб. пром-сть. - 2006. - Вып. XIV. - С. 172-174.

3. Амалицкий, Вит. В. Пиление твердосплавными круглыми пилами и их заточка / Вит. В. Амалицкий // Деревообраб. пром-сть. - 2005. - № 5.

4. Любченко, В. И. Резание древесины и древесных материалов: учеб. пособие для вузов / В. И. Любченко. - М.: Лесная пром-сть, 1986. - 296 с.

Размещено на Allbest.ru