Результаты исследований влияния конструкции хвостовых фрез на составляющие силы резания и уровень звукового давления (шума)
Особенность распространенных конструкций хвостовых фрез для обработки древесных материалов. Совместные экспериментальные исследования силовых характеристик и уровней звукового давления (воздушного шума) процесса обработки древесины различных пород.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2018 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
БГТУ
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ХВОСТОВЫХ ФРЕЗ НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ И УРОВЕНЬ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ (ШУМА)
Рудак П.В.
Гришкевич А.А.
Для получения из древесины и древесных материалов мебельных, строительных и других деталей разнообразной формы широко применяют хвостовые фрезы, которые обладают широкими эксплуатационными возможностями и обеспечивают возможность не только обрабатывать заготовку по периметру, но и осуществлять ее раскрой. Это позволяет за одну установку заготовки на рабочем столе станка изготавливать целый комплект деталей.
Распространено цилиндрическое фрезерование хвостовыми фрезами, при котором режущие кромки инструмента в процессе вращения описывают цилиндрическую поверхность, что позволяет осуществлять чистовую обработку боковых поверхностей заготовок параллельно оси вращения инструмента [1]. Именно такого рода боковые поверхности находят широкое распространение в изделиях из древесных материалов.
Цилиндрические хвостовые фрезы характеризуются многообразием конструкций, наиболее распространенные из которых представлены в таблице 1.
Таблица 1 Распространенные конструкции хвостовых фрез для обработки древесных материалов
|
Тип |
Внешний вид концевой фрезы |
Описание конструкции |
|
|
Монолитные из твердого сплава |
Монолитная со спиральным лезвием из твердого сплава |
||
|
Монолитная со спиральным разделенным лезвием из твердого сплава |
|||
|
Сборные с резцами из твердого сплава |
Сборная с неразъемным креплением твердосплавного резца пайкой |
||
|
Сборная со спиральным разделенным лезвием из твердого сплава, сформированным неразъемным креплением твердосплавных резцов пайкой |
|||
|
Сборная с механическим креплением твердосплавных резцов |
Белорусским государственным технологическим университетом (кафедра деревообрабатывающих станков и инструментов) и Штутгардским университетом (Институт металлообрабатывающего оборудования, Германия) выполнены совместные экспериментальные исследования силовых характеристик и уровней звукового давления (воздушного шума) процесса обработки древесины различных пород, а также древесных материалов хвостовыми фрезами двух конструкций: с непрерывным (рис. 1, а.) и прерывистым каналами отвода стружки из зоны резания (рис. 1, б.).
Рис. 1. Хвостовая фреза с непрерывным (а.) прерывистым (б.) каналами отвода стружки из зоны резания
Применена измерительная система, в состав которой входят: универсальный динамометр УДМ-1200, вторичный преобразователь EX-UT10 (Япония), персональный компьютер. Измерительная система устанавливалась на современный деревообрабаты-вающий центр с ЧПУ ROVER B 4.35 (рис. 2).
Рис. 2. Экспериментальная установка
Исследования для фрезы со сплошным каналом отвода стружки (фреза 1) осуществлялись для трех положений хвостовой фрезы относительно заготовки (-1, 0, +1) (рис. 3).
Рис. 3. Схема обработки заготовок хвостовыми фрезами
Опыты показали незначительное влияние положения фрезы относительно заготовки на регистрируемые силовые параметры. Для фрезы с прерывистым каналом отвода стружки опыты проводились только для положения 0.
Результаты проведенного эксперимента для сравнения работы двух хвостовых фрез с регистрацией силовых характеристик представлены в таблице 2. древесный воздушный шум силовой
На рис. 4 представлены графики зависимостей величин касательной составляющей силы резания от частоты вращения хвостовой фрезы при обработке различных пород древесины, а также различных древесных материалов (после названия обрабатываемого материала указан номер хвостовой фрезы, которой выполнялась обработка).
Рис. 4. Графики зависимостей величин касательной составляющей силы резания от частоты вращения хвостовой фрезы
Для регистрации уровней звукового давления в процессе экспериментов использовался комплекс измерительный переносной К5101 (National Instruments, США), оснащенный микрофоном 4942-А-021 типа IEPE.
Таблица 2 Результаты проведенного эксперимента
|
Мате-риал |
Пози- ция инстру-мента |
Частота вращения инструмента, n (мин-1) |
Ско-рость подачи, Vs (м/мин) |
Силы, Н (фреза со сплошным каналом отвода стружки, фреза 1) |
Силы, Н (фреза с прерывистым каналом отвода стружки, фреза 2) |
|||||
|
Fx |
Fy |
Fz |
Fx |
Fy |
Fz |
|||||
|
MDF |
+1 |
12 000 |
6,6 |
32,576 |
176,432 |
19,469 |
- |
- |
- |
|
|
16 000 |
8,8 |
36,937 |
177,536 |
11,008 |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
39,835 |
180,262 |
12,649 |
- |
- |
- |
|||
|
0 |
12 000 |
6,6 |
31,931 |
174,773 |
51,225 |
17,250 |
138,509 |
57,440 |
||
|
16 000 |
8,8 |
36,513 |
175,685 |
52,826 |
15,640 |
143,872 |
56,675 |
|||
|
20 000 |
11,0 |
35,137 |
166,887 |
54,327 |
15,225 |
153,671 |
61,933 |
|||
|
-1 |
12 000 |
6,6 |
40,626 |
172,279 |
59,752 |
- |
- |
- |
||
|
16 000 |
8,8 |
38,718 |
168,776 |
58,546 |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
41,016 |
166,259 |
58,550 |
- |
- |
- |
|||
|
ДСтП |
+1 |
12 000 |
6,6 |
45,863 |
112,797 |
46,125 |
- |
- |
- |
|
|
16 000 |
8,8 |
47,247 |
117,446 |
6,325 |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
46,399 |
122,831 |
12,055 |
- |
- |
- |
|||
|
0 |
12 000 |
6,6 |
40,907 |
115,984 |
7,099 |
38,277 |
115,299 |
42,258 |
||
|
16 000 |
8,8 |
44,161 |
117,450 |
36,793 |
33,499 |
102,657 |
37,118 |
|||
|
20 000 |
11,0 |
47,333 |
117,346 |
36,861 |
35,579 |
110,306 |
40,661 |
|||
|
-1 |
12 000 |
6,6 |
48,468 |
126,672 |
42,711 |
- |
- |
- |
||
|
16 000 |
8,8 |
49,112 |
123,736 |
40,911 |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
49,817 |
124,436 |
46,219 |
- |
- |
- |
|||
|
Береза |
+1 |
12 000 |
6,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
16 000 |
8,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
0 |
12 000 |
6,6 |
43,726 |
298,973 |
92,775 |
17,149 |
254,223 |
93,513 |
||
|
16 000 |
8,8 |
26,908 |
299,094 |
88,000 |
14,611 |
250,466 |
100,591 |
|||
|
20 000 |
11,0 |
49,171 |
308,514 |
83,189 |
13,134 |
253,608 |
96,624 |
|||
|
-1 |
12 000 |
6,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
16 000 |
8,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
Ясень |
+1 |
12 000 |
6,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
16 000 |
8,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
0 |
12 000 |
6,6 |
39,981 |
311,057 |
84,275 |
12,124 |
272,824 |
102,156 |
||
|
16 000 |
8,8 |
47,515 |
322,847 |
93,945 |
17,091 |
252,128 |
95,859 |
|||
|
20 000 |
11,0 |
50,845 |
320,625 |
87,423 |
14,72 |
262,697 |
103,584 |
|||
|
-1 |
12 000 |
6,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
16 000 |
8,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
Бук |
+1 |
12 000 |
6,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
16 000 |
8,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
0 |
12 000 |
6,6 |
42,661 |
252,820 |
67,353 |
21,392 |
214,481 |
75,722 |
||
|
16 000 |
8,8 |
41,208 |
230,373 |
56,529 |
25,265 |
203,426 |
74,262 |
|||
|
20 000 |
11,0 |
42,956 |
228,943 |
72,523 |
16,489 |
216,889 |
82,896 |
|||
|
-1 |
12 000 |
6,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
16 000 |
8,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
20 000 |
11,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Выполнялись измерения среднего квадратичного значения звукового давления в логарифмическом масштабе при А-взвешивающем фильтре в частотном диапазоне 8 Гц - 16 000 Гц при чувствительности микрофона 48,3 мВ/Па.
Таблица 3 Режимы эксплуатации хвостовой фрезы в эксперименте по влиянию положения фрезы относительно заготовки на уровень звукового давления
|
Обрабатываемый материал |
Положение фрезы |
Частота вращения фрезы, n, мин-1 |
Скорость подачи, м/мин |
Уровень звукового давления (фреза 1), дБА |
||
|
холостой ход |
резание |
|||||
|
ДСтП |
1 |
12 000 |
6,6 |
77,6 |
85,2 |
|
|
1 |
16 000 |
8,8 |
78,5 |
86,1 |
||
|
1 |
20 000 |
11,0 |
83,9 |
90,3 |
||
|
0 |
12 000 |
6,6 |
77,8 |
85,4 |
||
|
0 |
16 000 |
8,8 |
78,3 |
86,3 |
||
|
0 |
20 000 |
11,0 |
83,6 |
90,8 |
||
|
-1 |
12 000 |
6,6 |
77,5 |
85,8 |
||
|
-1 |
16 000 |
8,8 |
78,9 |
86,5 |
||
|
-1 |
20 000 |
11,0 |
83,4 |
89,9 |
Предварительно было исследовано влияния положения хвостовой фрезы с непрерывной межзубой впадиной относительно заготовки (+1, 0, -1) (фреза 1). Эксперименты осуществлялись на режимах, приведенных в табл. 3.
Установлено, что положение хвостовой фрезы относительно заготовки не оказывает существенного влияния на уровень звукового давления при резании. В связи с этим, исследование влияния частоты вращения хвостовой фрезы на уровень звукового давления далее осуществлялось при положении инструмента медиально относительно обрабатываемого материала (режимы приведены в табл. 4).
По результатам экспериментальных исследований построены соответствующие графические зависимости (рис. 5).
Рис. 5. Графики зависимостей уровней звукового давления хвостовой фрезы от частот ее вращения
Таблица 4 Влияние частоты вращения хвостовых фрез двух конструкций на уровень звукового давления
|
Обрабаты- ваемый материал |
Частота вращения, n, мин-1 |
Скорость подачи, м/мин |
Уровень звукового давления, дБА |
||||
|
фреза 1 |
фреза 2 |
||||||
|
хол. ход |
рез |
хол. ход |
рез |
||||
|
MDF |
12 000 |
6,6 |
78,4 |
85,9 |
74,7 |
84,4 |
|
|
16 000 |
8,8 |
78,5 |
84,7 |
76,7 |
80,9 |
||
|
20 000 |
11,0 |
82,4 |
88,9 |
82,4 |
87,0 |
||
|
ДСтП |
12 000 |
6,6 |
78,8 |
85,4 |
73,2 |
82,8 |
|
|
16 000 |
8,8 |
78,4 |
86,3 |
74,2 |
83,5 |
||
|
20 000 |
11,0 |
82,9 |
91,2 |
76,1 |
87,7 |
||
|
Бук |
12 000 |
6,6 |
77,1 |
92 |
74 |
88,6 |
|
|
16 000 |
8,8 |
78,3 |
93,2 |
75,4 |
89,5 |
||
|
20 000 |
11,0 |
85,1 |
95,7 |
82,1 |
92,3 |
||
|
Дуб |
12 000 |
6,6 |
77,3 |
93,2 |
74,2 |
91,9 |
|
|
16 000 |
8,8 |
78,3 |
91,5 |
73,8 |
90,5 |
||
|
20 000 |
11,0 |
86,4 |
96,6 |
82,2 |
95,3 |
||
|
Береза |
12 000 |
6,6 |
76,7 |
89,1 |
74,4 |
88,4 |
|
|
16 000 |
8,8 |
77,9 |
89,7 |
73,8 |
89,2 |
||
|
20 000 |
11,0 |
81 |
92,3 |
80,1 |
91,2 |
||
|
Среднее |
12000 |
77,66 |
74,1 |
||||
|
16000 |
78,28 |
74,8 |
|||||
|
20000 |
83,56 |
80,6 |
На рис. 3 (справа) легенды к графикам последовательно сверху вниз: холостой ход фрезы 1, холостой ход фрезы 2; далее резание: MDF фрезой 1, ДСтП фрезой 1, береза - 1, дуб - 1, бук - 1, MDF - 2, ДСтП - 2, береза - 2, дуб - 2, бук - 2.
В результате анализа экспериментальных данных установлено, что на эффективность удаления стружки из зоны резания оказывает существенное влияние конструкция инструмента, при этом, отражаясь на силовых, энергетических показателях процесса обработки, уровнях звукового давления при резании. Фреза с прерывистым каналом отвода стружки показала несколько лучшие результаты по силовым характеристикам процесса по сравнению с инструментом другой конструкции. Это объясняется механизмом удаления продуктов резания из зоны разрушения материала (двойное стружкообразование) [2]. Направленность отвода стружки (организация потока) из зоны резания у фрезы с непрерывным каналом лучше. На образцах из натуральной древесины получили ожидаемый рост сил резания, т.к. большие углы резания, свыше 80°, (угол заточки 60°, задний угол 20°) не предназначены для обработки натуральной древесины.
Библиографический список
1. Бершадский, А. Л. Резание древесины / А. Л. Бершадский, Н. И. Цветкова. - Минск: Выш. школа, 1975. - 304 с.
2. Ящерицын, П. И. Теория резания: учеб. / П. И. Ящерицын, Е. Э. Фельдштейн, М. А. Корниевич. - Мн.: Новое знание, 2005. - 512 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общая характеристика процесса фрезерования. Описание элементов режимов резания. Рассмотрение типов фрез и их конструктивных особенностей. Использование горизонтальных, продольных и непрерывных фрезерных станков для обработки разных видов заготовок.
презентация [896,4 K], добавлен 30.12.2015Анализ конструкции и технологии изготовления фрез, преимущества метода охватывающего фрезерования. Требования к точности и стойкости фрез. Недостатки технологии изготовления корпуса сборной кассетной фрезы с внутренним зацеплением, порядок их устранения.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 07.08.2009Рост требований к качеству выпускаемой продукции. Конструирование торцовых фрез. Алгоритм проведения научных исследований и устранение недостатков. Повышение производительности, снижение себестоимости, увеличение стойкости инструмента, снижение вибраций.
научная работа [3,6 M], добавлен 19.07.2009Расчет призматического фасонного резца, червячной фрезы для обработки шлицевого вала, канавочной фрезы для обработки спирального сверла, комплекта протяжек для обработки наружных поверхностей детали. Обзор конструкции и области применения дисковых фрез.
курсовая работа [900,0 K], добавлен 08.03.2012Элементы конструкции и геометрические параметры цилиндрической и торцовой фрез. Расстояние между двумя зубьями вдоль оси фрезы. Элементы резания и размеры срезаемого слоя при фрезеровании насадными цилиндрическими фрезами. Определение высоты трохоиды.
презентация [273,7 K], добавлен 29.09.2013Аналіз особливостей конструкцій, експлуатації, працездатності торцевих фрез. Дослідження впливу косокутної геометрії різальних ножів фрез та режимів різання на характер фрезерування. Аналіз кінематики процесу фрезерування торцевими ступінчастими фрезами.
реферат [88,3 K], добавлен 10.08.2010Теоретичні відомості про торцеві фрези. Визначення геометричних параметрів різальної частини торцевих фасонних фрез. Визначення аналітичних залежностей точок профілю різальної частини торцевих фрез. Перевірка розробленої теорії в виробничих умовах.
реферат [95,4 K], добавлен 10.08.2010Анализ существующего оборудования для разрушения наледи и дорожных покрытий. Разработка проекта по переоборудованию гидрофицированного поперечно-строгального станка в экспериментальный стенд для исследования параметров дорожных фрез с виброприводом.
дипломная работа [6,4 M], добавлен 04.08.2012Разработка технологического процесса изготовления изделия из древесины и древесных материалов. Подбор и расчет потребного количества основных и вспомогательных материалов, технологического оборудования. Планировка технологического оборудования цеха.
курсовая работа [642,0 K], добавлен 05.12.2014Основные понятия и положения теории резания материалов. Общая схема и система резания. Движение резания и его элементы. Строгальные, долбежные и протяжные виды обработки. Комбинированные виды обработки и оптимизация функционирования системы резания.
курс лекций [2,1 M], добавлен 20.02.2010Проектирование и расчет червячных фрез для обработки зубчатых колес. Расчет комбинированного сверла для обработки отверстий. Разработка протяжки для обработки шлицевой втулки. Проверочный расчет патрона для закрепления сверла на агрегатном станке.
курсовая работа [480,7 K], добавлен 24.09.2010Резание как механическая обработка древесины, технология его реализации. Отличительные черты резания древесины от других материалов, обоснование его сложности. Разновидности резания и схемы данных процессов. Примеры выполнения главных видов резания.
лабораторная работа [184,5 K], добавлен 18.09.2009Теплопроводность материала. Теплоизоляция строительных конструкций. Изучение влияния влажности на свойства древесины. Возникновение коробления при механической обработке сухих пиломатериалов. Изготовление отделочных материалов на основе полимеров.
контрольная работа [156,0 K], добавлен 16.03.2015Металлургическое производство и его структура. Основные перспективы развития металлургии. Применение продукции металлургического производства. Фрезерование как обработка материалов резанием с помощью фрезы. Классификация фрез по направлению зубьев фрезы.
курсовая работа [720,3 K], добавлен 24.09.2012Исследования влияния на nt и рt различных параметров циклов для комбинированного двигателя. Анализ значения КПД и давления при исходных данных. Оценка влияния степени предварительного расширения, степени повышения давления и степени сжатия на значение Pz.
контрольная работа [4,0 M], добавлен 11.06.2012Определение коэффициента устойчивости водоудерживающей стенки относительно ребра "О" при заданных переменных. Вычисление давления силы на участки стенки. Нахождение точек приложения сил, площади эпюр и силы давления. Определение опрокидывающих моментов.
контрольная работа [337,1 K], добавлен 13.10.2014Анализ нагружения и структура деталей, основные требования к ним. Выбор марки стали, разработка и обоснование выбора технологического процесса, описание его операций. Маршрутная технология изготовления деталей. Механизация и автоматизация производства.
дипломная работа [369,9 K], добавлен 02.09.2010Понятие давления как физической величины. Типы, особенности устройства датчиков давления: упругие, электрические преобразователи, датчики дифференциального давления, датчики давления вакуума. Датчики давления, основанные на принципе магнетосопротивления.
реферат [911,5 K], добавлен 04.10.2015Конструкторско-технологическая характеристика и кодирование детали, анализ технологичности ее конструкции в зависимости от обработки в различных типах производства. Составление маршрута механической обработки, выбор структуры операции и оборудования.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 27.01.2012Описание конструкции шкафа для платья. Расчет древесных материалов и количества отходов на 1000 изделий; нормирование расхода древесных материалов на единицу продукции и на программу. Выбор оборудования и составление технологической карты раскроя ДСтП.
курсовая работа [322,2 K], добавлен 03.03.2014
