Исследование процесса обработки древесины и древесных материалов методом цилиндрического фрезирования
Разработка расчётных методов, позволяющих устанавливать режимы фрезерования древесины. Определение влияния основных технологических параметров на силовые характеристики процесса фрезерования при обработке древесины и древесных плитных материалов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2018 |
| Размер файла | 406,5 K |
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/
Исследование процесса обработки древесины и древесных материалов методом цилиндрического фрезирования
А.Ф. Аникеенко
Введение
Одним из основных условий повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции с минимальными энергозатратами в деревообрабатывающей промышленности является разработка и внедрение оптимальных режимов резания. Для этого разработаны расчётные методы, позволяющие устанавливать режимы фрезерования древесины. Однако, при изготовлении корпусной, мягкой и других видов изделий мебели широко используются древесноволокнистые плиты средней плотности. Расчёта, позволяющего получить рациональные режимы фрезерования кромок указанных древесных материалов, до настоящего времени не имеется. Некоторые производители деревообрабатывающего оборудования и инструмента дают свои рекомендации по режимам фрезерования МДФ, но они предлагаются в довольно широких диапазонах и не учитывают специфику материала.
Методическая часть
Целью исследований является определение влияния основных технологических параметров на силовые характеристики процесса фрезерования при обработке древесины и древесных плитных материалов. В таблице 1 представлена методическая сетка опытов, где h-высота припуска, D-диаметр фрезы, е-толщина стружки, L-длинна заготовки, Z-число зубьев, V-скорость резания, Uz-подача на зуб, u-подача, n-частота вращения шпинделя, N-потребляемая мощность
При проведении исследований особый интерес представляют:
а) влияние скорости резания на потерю режущей способности инструмента; древесина фрезерование плитный
б) изменение мощности от пути резания;
в) влияние толщины стружки на потребляемую мощность.
Для определения области исследований были проведены предварительные эксперименты. Критерием потери режущей способности инструмента был установлен качественный показатель: появление сколов на поверхности облицованной плиты.
Для фундаментальных исследований, как правило, используется классическая методика - однофакторное планирование[1]. Планы, рекомендуемые для исследования процессов резания древесины, рассматриваются в трудах А.А. Пижурина [2].
При разработке экспериментальной установки учтены следующие требования:
а) возможность осуществления производственных режимов резания;
б) надежность и безопасность установки, жесткость ее узлов и наименьшая инерционность системы, регистрирующей усилие.
Экспериментальная установка, создана на базе обрабатывающего центра Rover B4.35 (рис. 1) с числовым программным управлением (ЧПУ) (производства фирмы "BIESSE").
Базовая машина является серийной, что позволяет воспроизвести промышленные режимы резания в широком диапазоне переменных факторов различными инструментами.
Таблица 1 Методическая сетка опытов
|
h |
D |
e |
V |
Uz |
u |
n |
N (кВт) |
|
|
2 |
125 |
0,2 |
10 |
1,581 |
2,42 |
1527,9 |
0,011781 |
|
|
20 |
4,83 |
3055,8 |
0,030601 |
|||||
|
30 |
7,25 |
4583,7 |
0,046176 |
|||||
|
40 |
9,66 |
6111,5 |
0,062029 |
|||||
|
50 |
12,1 |
7639,4 |
0,07365 |
|||||
|
0,3 |
10 |
2,372 |
3,62 |
1527,9 |
0,019456 |
|||
|
20 |
7,25 |
3055,8 |
0,038385 |
|||||
|
30 |
10,9 |
4583,7 |
0,053816 |
|||||
|
40 |
14,5 |
6111,5 |
0,070078 |
|||||
|
50 |
18,1 |
7639,4 |
0,083131 |
|||||
|
0,4 |
10 |
3,162 |
4,83 |
1527,9 |
0,025592 |
|||
|
20 |
9,66 |
3055,8 |
0,04542 |
|||||
|
30 |
14,5 |
4583,7 |
0,048439 |
|||||
|
40 |
19,3 |
6111,5 |
0,079899 |
|||||
|
50 |
24,2 |
7639,4 |
0,073794 |
|||||
|
0,5 |
10 |
3,953 |
6,04 |
1527,9 |
0,022161 |
|||
|
20 |
12,1 |
3055,8 |
0,040522 |
|||||
|
30 |
18,1 |
4583,7 |
0,056335 |
|||||
|
40 |
24,2 |
6111,5 |
0,098439 |
|||||
|
50 |
30,2 |
7639,4 |
0,07748 |
|||||
|
0,6 |
10 |
4,743 |
7,25 |
1527,9 |
0,029517 |
|||
|
20 |
14,5 |
3055,8 |
0,056421 |
|||||
|
30 |
21,7 |
4583,7 |
0,057888 |
|||||
|
40 |
29 |
6111,5 |
0,07509 |
|||||
|
50 |
36,2 |
7639,4 |
0,108198 |
|||||
|
4 |
125 |
0,2 |
10 |
0,04 |
1,70 |
1527,9 |
0,019298 |
|
|
20 |
3,41 |
3055,8 |
0,048091 |
|||||
|
30 |
5,12 |
4583,7 |
0,064218 |
|||||
|
40 |
6,83 |
6111,5 |
0,091004 |
|||||
|
50 |
8,54 |
7639,4 |
0,112197 |
|||||
|
0,3 |
10 |
0,048 |
2,56 |
1527,9 |
0,028967 |
|||
|
20 |
5,12 |
3055,8 |
0,0582 |
|||||
|
30 |
7,68 |
4583,7 |
0,062476 |
|||||
|
40 |
10,24 |
6111,5 |
0,104608 |
|||||
|
50 |
12,81 |
7639,4 |
0,133187 |
|||||
|
0,4 |
10 |
0,056 |
3,41 |
1527,9 |
0,032393 |
|||
|
20 |
6,83 |
3055,8 |
0,065869 |
|||||
|
30 |
10,24 |
4583,7 |
0,098523 |
|||||
|
40 |
13,66 |
6111,5 |
0,117879 |
|||||
|
50 |
17,08 |
7639,4 |
0,154251 |
|||||
|
0,5 |
10 |
0,063 |
4,27 |
1527,9 |
0,038195 |
|||
|
20 |
8,54 |
3055,8 |
0,073168 |
|||||
|
30 |
12,81 |
4583,7 |
0,101051 |
|||||
|
40 |
17,08 |
6111,5 |
0,149761 |
|||||
|
50 |
21,35 |
7639,4 |
0,168268 |
|||||
|
0,6 |
10 |
0,069 |
5,12 |
1527,9 |
0,046892 |
|||
|
20 |
10,24 |
3055,8 |
0,076904 |
|||||
|
30 |
15,37 |
4583,7 |
0,1061 |
|||||
|
40 |
20,49 |
6111,5 |
0,157085 |
|||||
|
50 |
25,62 |
7639,4 |
0,189285 |
Принцип работы установки (рис. 1) следующий: двигатель мощностью 7,5 кВт управляется посредствам преобразователя. Commander SE запараметризирован выдавать на сервисные каналы текущую мощность на валу двигателя. Сигнал поступает на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и после преобразования записывается персональным компьютером. Данные, поступающие в компьютер, регистрируются специальной программой а затем анализируются в специализированных программах типа MathCad, Mathematica, Excell, которые строят графические и математические зависимости получаемых данных.
На экспериментальной установке выполняется обработка материала, как показано на рис. 2.
Уникальность установки заключается в том, что она позволяет регистрировать мощность в процессе обработки на протяжении всего периода, т. е. от начала работы острым резцом до конечного износа инструмента. Кроме этого, разработанное программное обеспечение позволяет в автоматическом режиме регистрировать холостой и рабочий ход инструмента, при этом программа четко разделяет и дает возможность записывать их по отдельности или вместе. Тем самым получаемый график представляет собой непрерывную кривую всего процесса, из которого исключен холостой ход инструмента.
При проведении эксперимента используются новые одинаковые пластинки из твердого сплава, однородность и идентичность данных пластинок подтверждается предварительным сравнением их параметров под микроскопом с большим увеличением (рис. 3).
Каждый из проводимых экспериментов проходит многократное повторение, тем самым исключается возможность влияния случайных факторов на получаемые результаты.
Обрабатываемый материал подготавливается следующим образом: вырезаются заготовки одинаковой длины и ширины из материала одной партии, тем самым приближая к однородности физико-механические характеристиками. Как правило, обрабатываемый материал имеет неоднородную структуру (рис. 4), но при этом плотность в среднем остается одинаковой.
Технические характеристики станка, на базе которого создана установка, позволяют с высокой точностью воспроизводить заданные режимы. Поэтому эксперимент проводился классическим методоми и имел множество повторений. Переменные факторы, такие, как скорость подачи, частота вращения инструмента, припуск на обработку, изменялись в широких пределах с минимальным шагом. Такая методика дала возможность исследовать широкие диопазоны режимов фрезерования.
Экспериментальная часть
Данные, полученные в результате многократного повторения эксперимента, усреднялись и проходили статистическую обработку. По полученным результатам строились графические зависимости (рис. 5).
Анализ полученных данных показывает, что кривая износа и роста мощности отличается от классической. Наблюдается рост и падение мощности в процессе обработки.
При проведении анализа полиноминальной кривой следует обратить внимание на участок 0-1, где мощность на резание уменьшается с увеличением пути резания. Это объясняется приработочным износом задней грани резца, угол заострения которого первоначально был равен 1 = 75 (рис 6).
На участке 1-2 рост мощности объясняется механическим диспергированием лезвия резца с увеличением радиуса округления (рис 7). Участок 2-3 характеризуется падением мощности, что объясняется уменьшением угла 2 в результате износа передней и задней граней (рис 8).
Рост мощности на участке 3-4 характеризуется повышенным износом лезвия рис.9. Участок 4-5 объясняется теми же процессами, что и на участке 2-3. Кривая на участке 5-6 характеризуется потерей режущей способности резца по критерию качества обработки (сколы на пласти обрабатываемого материала) и резким увеличением потребляемой мощности, а так же интенсивным износом поверхностей резца.
Выводы
1. Предлагаемая методика позволяет проводить эксперимент в промышленных диапазонах эксплуатации оборудования.
2. Непрерывность эксперимента дает возможность получать реальную информацию исследуемого процесса.
3. Анализ получаемых данных позволяет с высокой достоверностью делать выводы об эффективности тех или иных режимов.
4. Полученные данные показывают циклическое изменение мощности от длинны дуги контакта.
Литература
1. Любченко В.И. Резание древесины и древесных материалов, - М.: Лесн. пром-сть, 1986. - С. 282.
2. Пижурин А.А. Моделирование и оптимизация процессов деревообрабаотки.- М.: МГУЛ, 2004. -375 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка 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 05.12.2014Пороки древесины, и их классификация. Механические повреждения при обработке древесины. Проект создания стола из ДСП и фанеры, чертежи, подбор материалов с минимальными вредными веществами. Техника безопасности на станке и при ручной обработке древесины.
реферат [350,5 K], добавлен 15.05.2009Разработка защитно-декоративного покрытия шкафа для хранения одежды. Спецификация деталей изделия, характеристика основных и вспомогательных лакокрасочных материалов, определение потребного количества. Технологическая карта процесса, расчет оборудования.
курсовая работа [38,1 K], добавлен 04.10.2014Проектирование технологического процесса изготовления стола компьютерного из древесины и древесных материалов. Разработка конструкции изделия, расчет производственной программы, выбор потребного оборудования, расчет основных и вспомогательных материалов.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 19.03.2012Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов. Щитовые элементы лицевых и внутренних поверхностей тумбы, описание технологического процесса их отделки лаком. Выбор отделочного оборудования, основных, вспомогательных материалов.
курсовая работа [59,5 K], добавлен 22.02.2012Применение защитно-декоративных покрытий древесины, древесных материалов. Технологический процесс отделки шкафов комбинированных. Расчет основных и вспомогательных материалов на годовую программу. Выбор отделочного оборудования, производственных площадей.
курсовая работа [214,9 K], добавлен 20.02.2014Разработка технологического процесса изготовления мебели из древесины. Расчет потребного количества материалов. Затраты времени для обработки заготовок. Определение производительности и подбор фрезерных, шлифовальных, прессовых станков; планировка цеха.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 16.04.2015Положительные свойства древесины как конструкционного материала. Химический состав и структура древесины. Классификация древесных пород на ядровые и заболонные. Механические свойства текстильных материалов, их использование в производстве швейных изделий.
контрольная работа [35,2 K], добавлен 12.12.2011История становления технологии переработки древесины. Сухая перегонка и пиролиз. Аппаратура для процесса термического разложения. Производство хвойно-эфирных масел, древесных смол и витаминной муки, биологически активных препаратов, бумаги и картона.
курсовая работа [816,7 K], добавлен 20.12.2011Производство волокнистых полуфабрикатов в бумажной промышленности. Основные методы анатомического анализа древесных тканей и целлюлозных волокон. Микроскопическое исследование срезов древесины хвойных и лиственных пород, а также целлюлозных волокон.
реферат [31,6 K], добавлен 24.09.2009Основные свойства древесины как конструкционного материала. Структура древесины и ее химический состав. Органические вещества: целлюлоза, лигнин и гемицеллюлозы. Показатели механических свойств текстильных материалов: растяжение, изгиб, драпируемость.
контрольная работа [25,2 K], добавлен 16.12.2011Технология сверления деталей из древесины. Требования к качеству обработанной поверхности. Принцип действия сверлильно-пазовального станка. Обоснование линейных и угловых параметров режущего инструмента. Кинематический расчет механизмов резания и подачи.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.05.2014Теплопроводность 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 16.03.2015Резание 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 18.09.2009Продукты переработки древесины. Особенности ее промышленного использования. Достоинства и недостатки древесины как материала. Направления использования низкокачественной древесины и отходов. Основные лесозаготовительные районы Российской Федерации.
реферат [17,6 K], добавлен 28.12.2009Технология получения модифицированной древесины. Снижение горючести древесины, обоснование выбора замедлителя горения. Расчет экономической эффективности. Мероприятия по безопасному ведению технологического процесса, вопросы сохранения окружающей среды.
дипломная работа [322,5 K], добавлен 16.08.2009Определение временного, нормативного и расчетного сопротивления древесины на изгиб. Определение расчетного сопротивления древесины сжатию вдоль волокон. Расчет сопротивления древесины при длительном действии нагрузки и нормально–влажностных условиях.
отчет по практике [7,6 M], добавлен 01.11.2022Описание 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 03.03.2014Основные свойства древесины, ее строение, пороки. Устройство и принцип действия цепнодолбежного станка. Техника выполнения контурной резьбы. Технология склеивания древесины. Резьба по бересте. Причины травматизма на деревообрабатывающих предприятиях.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 01.05.2015Методика обучения школьников технологиям обработки древесины. Разработка методического пособия для изучения технологии обработки древесины на вертикально-фрезерном станке. Обучение школьников на вертикально-фрезерном станке. Планы проведения уроков.
курсовая работа [36,6 K], добавлен 05.12.2008
