Удаление стружки при сверлении

Размещено на http://www.allbest.ru//

2

Размещено на http://www.allbest.ru//

Удаление стружки при сверлении

И.Т. Глебов

Приведен анализ геометрической и математической модели принципа удаления стружки в процессе сверления древесины. Предложена формула для допустимой подачи на зуб при сверлении без брикетирования стружки и заклинивания сверла. Проведены экспериментальные исследования, выполнено сравнение расчетных и экспериментальных данных. Показана удовлетворительная сходимость результатов.

The analysis of geometrical and mathematical model of the principle of removal of shaving in the course of wood drilling is provided. The formula for admissible giving on tooth when drilling without briquetting of shaving and jamming of a drill is offered. Pilot studies are conducted, comparison of settlement and experimental data is executed. Satisfactory convergence of results is shown.

стружка сверление древесина

При сверлении отверстий образовавшаяся стружка по канавкам сверла отводится из зоны резания, однако механизм удаления стружки остается непонятным.

Обработка отверстий в древесине и древесных материалах часто осуществляется винтовыми сверлами на сверлильных станках. По конструкции винтовые сверла могут быть с конической заточкой (по ГОСТ 22057-76), с центром и подрезателями (по ГОСТ 22053-76), с пластинами твердого сплава (по ТУ2-035-962-84). Сверло состоит из хвостовика, с помощью которого оно крепится в патроне шпинделя станка, и рабочей части [1]. Рабочая часть включает два зуба с режущими кромками, передними 2 и задними 1 поверхностями, перемычкой 3, винтовые канавки для отвода стружки из зоны резания и узкие ленточки 4, центрирующие сверло в цилиндрическом отверстии (рис. 1).

При работе сверло заглубляется в древесину со скоростью подачи . При заглублении на небольшую глубину сверло диаметром срезает слой древесины объемом см3 массой

0,001 кг,

где - плотность древесины, г/см3. В каждую винтовую канавку попадает половина указанной массы стружки, кг:

.

Рис. 1. Схема удаления стружки и конструкция сверла

Стружка, попавшая в канавки, вращается вместе со сверлом и под действием центробежных сил прижимается к внутренней цилиндрической поверхности отверстия, Н:

,

где - радиус сверла, м;

- максимальная окружная скорость вращения сверла, м/с:

,

где - наружный диаметр сверла, мм;

- частота вращения сверла, мин -1.

На внутренней цилиндрической поверхности отверстия возникает сила трения, Н:

,

где - коэффициент трения скольжения древесной стружки по деревянной поверхности отверстия; = 0,5.

Сила трения создает тормозной вращательный момент, а также препятствует перемещению стружки в осевом направлении сверла. Стружка стремится остановиться около поверхности отверстия. Однако, винтовая поверхность канавки сверла подхватывает стружку, и преодолевая торможение, вращает ее. В результате на поверхности канавки касательно к ней возникает усилие , создающее скольжение стружки по канавке к выходу,

,

где - угол трения стружки по стальной поверхности канавки сверла;

- угол подъема винтовой поверхности канавки; ,

где - шаг винтовой канавки.

Стружка, словно гайка на вращающемся винте, скользит по канавке и выходит из отверстия.

При оптимальном режиме сверления количество удаляемой разрыхленной стружки должно равняться количеству образующейся разрыхленной стружки. Производительность удаления стружки зависит от глубины сверления, частоты вращения сверла и параметров сверла: диаметра и шага винтовой канавки. Чем больше глубина сверления, тем больше силы трения стружки в отверстии, препятствующие выносу стружки. С увеличением частоты вращения производительность выноса стружки увеличивается.

Производительность вновь образующейся стружки зависит от подачи на зуб при сверлении. При малых значениях подачи на зуб образуется небольшое количество разрыхленной стружки, и сверло беспрепятственно удаляет ее из отверстия. При больших значениях подачи на зуб образуется много разрыхленной стружки, и сверло не успевает удалить ее из зоны сверления. В отверстии в канавках образуются брикеты уплотненной стружки.

Брикеты начинают образовываться около режущих кромок сверла. Вынос их из отверстия прекращается. Дальнейшее сверление становится невозможным, так как брикеты заклинивают поворот сверла в отверстии.

Для любого режима сверления можно выделить критическую глубину, превышение которой недопустимо. При достижении этой глубины сверло надо поднять из отверстия, очистить от брикета стружки и продолжить сверление до следующей критической глубины. Глубина сверления массивной древесины за один проход рекомендуется [2]. Это слишком неопределенно.

Стружка перемещается по винтовым канавкам сверла в разрыхленновоздушном состоянии. Примем коэффициент полнодревесности разрыхленновоздушной стружки = 0,0625. В этом случае разрыхленные стружки в воздухе будут занимать объем в 16 раз больше объема массивной древесины. Найдем объем разрыхленновоздушных стружек, поступающих в одну канавку за 1 мин работы сверла, мм3/мин:

, (1)

где - подача на 1 зуб сверла, мм.

Осевая скорость подъема стружки, мм/мин:

, (2)

где - угол между продольной осью сверла и касательной к поверхности винтовой канавки

Примем поперечное сечение канавки равным ј поперечного сечения отверстия. Тогда производительность канавки будет равна произведению поперечного сечения канавки, заполненной стружками, и скорости осевого перемещения стружки, мм3/мин:

. (3)

Приравнивая и , получим

.

Отсюда при = 0,0625 находится максимально допустимая величина подачи на зуб, мм:

. (4)

Пример. По полученной формуле ниже для заданных сверл получены допустимые значения подачи на зуб. На практике подача на зуб при сверлении древесины изменяется в диапазоне 0,1…2,0 мм.

Для проверки теоретических исследований были проведены лабораторные испытания процесса сверления. Для сверления были выпилены из фанеры толщиной 9 мм 5 заготовок 120120 мм и саморезами объединены в блок толщиной 45 мм. Сверление выполняли спиральным сверлом диаметром 6 мм на станке с ЧПУ. На станке изменялась глубина сверления, частота вращения шпинделя и скорость подачи. Результаты экспериментов приведены в прилагаемой таблице.

Исследуемые режимы сверления фанеры

Рис. 2. Зависимость длины брикета стружки от подачи на зуб при сверлении фанеры сверлом диаметром 6 мм

Из полученных данных можно сделать следующие выводы.

1. При подаче на зуб сверла = 0,063…0,083 мм брикет стружки при сверлении не образуется. Удаление стружки из отверстия происходит без помех.

2. При подаче на зуб сверла = 0,125 мм брикет стружки образуется при глубине сверления 40 мм.

3. При подаче на зуб сверла > 0,125 мм брикеты стружки образуются всегда, и происходит даже заклинивание сверла в отверстии.

4. Предельно допустимая подача на зуб для сверла диаметром 6 мм и шагом винтовой канавки 37 мм по расчетной формуле = 0,119 мм. Сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований удовлетворительная.

Библиографический список

1. Грубе А.Э. Дереворежущие инструменты/ А.Э Грубе. - М.: Лесн. пром-сть, 1971. - 344 с.

2. Бершадский А.Л. Резание древесины/ А.Л. Бершадский, Н.И. Цветкова. - Минск: Издательство «Вышейшая школа», 1975. - 304 с.

Размещено на Allbest.ru