Ортогональная устойчивость дисковых пил Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Технология и ме%атронщ& в машиностроении

Библиографические ссылки

1. Лунев С. О., Сырямкин В. И., Сырямкин М. В. Интеллектуальная распределенная информационная система обеспечения безопасности территории // Телекоммуникации. 2014. № 12. С. 8-14.

2. Анисимов О. В., Максимова Н. К. и др. Сенсоры следовых концентраций оксидов азота на основе тонких пленок диоксида олова и триоксида вольфрама // Известия вузов. Физика. 2008. № 9/3. С. 186-187.

3. Шидловский С. В. Автоматическое управление. Перестраиваемые структуры в системах с распределенными параметрами. Томск : ТГУ, 2007. 192 с.

References

1. Lunev S. O., Syryamkin V. I., Syryamkin M. V. // Intelligent distributed information system security area // Telecommunications. 2014. №12. P. 8-14.

2. Anisimov O. V., Maksimova N. K. // Sensors trace concentrations of nitrogen oxides based on thin films of tin dioxide and tungsten trioxide // Proceedings of the universities. Physics. 2008. № 9/3. P. 186-187.

3. Szydlowski S. V. Automatic. Tunable structures in systems with distributed parameters. Tomsk : TSU, 2007. 192 p.

© CbipsMKHH M. B., CyHqoB C. E., Cy«aKOBa E. C., 2016

УДК 621.6.09:534.01

ОРТОГОНАЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ дисковых пил

К. Ю. Филиппов, Н. Ф. Янковская, Е. В. Раменская

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: lena@kraslan.ru

Рассмотрена классификация дисковых пил, выполнен анализ окружной силы, построена математическая модель процесса резания. Установлены причинно-следственная связь и параметр для исследования ортогональной устойчивости пилы.

Ключевые слова: резание, пила дисковая, ортогональность, модель, усилие, скорость.

ORTHOGONAL STABILITY OF THE CIRCULAR SAWS K. Y. Filippov, N. F. Jankovskaja, E. V. Ramenskaja

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: lena@kraslan.ru

A classification of circular saw is considered, the circumferential force is analyzed and the mathematical model of the cutting process is created. The causal relationship and the parameter to study the saw orthogonal stability are identified.

Keywords: cut, circular saw, orthogonality, model, force, speed.

В машиностроении, в частности в производстве изделий авиационно-космической техники, активно расширяются прогрессивные технологии сверхскоростной и силовой обработки заготовок на принципах прецизионности и точности. Такие решения коснулись заготовительных и слесарно-сборочных производств, где средства технологического оснащения заметно отстают от оборудования основного производства. Наиболее острое положение наблюдается в операциях прецизионной резки и раскроя стального пруткового и фасонного проката дисковыми пилами.

В машиностроительной промышленности эксплуатируются два класса дисковых пил:

- пилы с зубьями и без них, расположенными на внешней окружности диска;

- с зубьями и без них, размещенными на внутренней окружности кольцевой формы пилы.

Оба класса дисковых пил используются для холодной и горячей резки. Причем пилы без зубьев работают методом расплава металла трением за счет быстровращающегося диска при скоростях более 20 м/с, пилы с биметаллическими зубьями выполнены на основе быстрорежущих сталей с массовой долей вольфрама от 3 до 10 %.

Дисковые (круглые) пилы с зубьями выпускаются по нормативам государственных стандартов [1-3], пилы имеют разнообразные конструкции как по форме, так и по угловым характеристикам зубьев.

В технологическом процессе резки на полотно диска и зубья пилы действуют силы сопротивления резанию, трения и энергия теплового импульса, а также сила молекулярных связей между атомными структурами режущего инструмента и материалом заготовки. Рядом авторов выявлено, что при обработ-

<Тешетневс^ие чтения. 2016

ке титановых сплавов сила молекулярных связей достигает 13 % от суммарной силы. Действия силовых характеристик приводят к ортотропной и продольной деформации как зубьев, так и полотна диска, вызывают так называемое «зарезание» пилы. Следствием этого является ухудшение шероховатости поверхности распила, увеличение значений отклонений от перпендикулярности, параллельности и повторяемости.

Окружное усилие дисковой пилы, как установлено исследованиями [4], возможно анализировать по функции

Р = р-Ъ-к-У/Уг, (1)

где р - давление в контакте пилы с заготовкой, р = (40.. .60)-к! А; А - предел прочности на растяжение при заданной температуре резания; к1 - коэффициент температуры, при г > 100 оС определяется по формуле

к = (0,01-г)1'2; Ъ - ширина резания, мм; к - толщина сечения разрезаемого материала, мм; V - скорость подачи, V = (0,030.. .0,300), м/с; Уг - скорость резания, м/с.

Полученная математическая модель процесса в форме полиноминальной функции имеет вид

Р = 0,0078Уг2 -0,9821 Уг + 33,627. (2)

С увеличением скорости резания наблюдается снижение удельной работы стружкообразования, подтверждающее гипотезу об изменении удельной нагрузки при росте скоростей резания.

Исследования устойчивости дисковых пил проводили ряд авторов, результаты которых изложены в работах [4-8], последние две выполнены с учетом рекомендаций [9]. Аналогичные процессы протекают при изменении ортогональной устойчивости дисковой пилы в работе. При этом главными причинами вариации деформации являются некорректность выбора и формирования шага и высоты зуба пилы, и как следствие - пространства и объема «пазухи», угловых параметров зуба, в частности по заднему контурному углу.

Для анализа рассмотренных явлений по управлению ортогональной устойчивостью дисковых пил можно использовать конструктивно-технологический параметр г = б1 В - соотношение толщины пилы к её делительному диаметру.

Аппроксимированная математическая модель при б = 2,5 мм для D = 100.800 мм имеет вид

г = 0,057818 е0'003В (3)

При коэффициенте устойчивости г < 0,0125 и коэффициенте диссипативного поглощения £у = 0,003 следует предусматривать увеличение толщины полотна для обеспечения ортогональной устойчивости дисковой пилы.

Выполненные исследования позволяют утверждать:

- биметаллические конструкции зубьев пил с современными многослойными покрытиями могут обеспечить прорыв в технологии раскроя стального проката;

- получено уравнение, связывающее температурный параметр с прочностными характеристиками ма-

териала при технологическом процессе резки стального проката;

- построены локальные математические модели позволяющие исследовать процесс резки;

- для обеспечения точности распила при значении коэффициента ортогональной устойчивости менее 0,0125 требуется увеличение толщины пилы.

Библиографические ссылки

1. ГОСТ 4047-82. Пилы дисковые сегментные для металла. Технические условия. М., 1983. 14 с.

2. ГОСТ 980-80 (ИСО 2935-1974) Пилы круглые плоские для распиловки древесины. Технические условия. М., 1999. 25 с.

3. ГОСТ Р 54490-2011 (ЕН 847-1: 2005) Пилы дисковые, оснащенные пластинами из сверхтвердых материалов, для обработки древесных материалов и пластиков. Общие технические условия. М., 2012. 16 с.

4. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката / А. И. Целиков, П. И. Полунин, В. М. Гребе-ник и др. М. : Металлургия, 1981. 576 с.

5. Якунин Н. К. Подготовка круглых пил к работе. М. : Лесн. пром-сть, 1980. 152 с.

6. Лэ Д. Механика формообразования стружки при ортогональном резании // Теоретические основы инженерных расчетов : труды американского общества инженеров-механиков (ASME). 1984. Т. 106. № 1. С. 10-17.

7. Раменская Е. В., Филиппов Ю. А. Механизм генерирования и распространения вибрации в технологических машинах // Вестник СибГАУ. 2012. Вып.1 (41). С. 132-138.

8. Анализ технического регламента на дисковые пилы для раскроя анизотропных материалов / И. Н. Спи-цын, К. Ю. Филиппов, А. А. Воробьев, А. Н. Юносов // Решетневские чтения : материалы XVII Междунар. науч. конф. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. Ч. 1. С. 296-297.

9. ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Ч. 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений. М., 2009. 43 с.

References

1. GOST 4047-82 Pily diskovye segmentnye dlya metalla. Tekhnicheskie usloviya. M., 1983. 14 р.

2. GOST 980-80 (ISO 2935-1974) Pily kruglye ploskie dlya raspilovki drevesiny. Tekhnicheskie usloviya. M., 1999. 25 р.

3. GOST R 54490-2011 (EN 847-1: 2005) Pily diskovye, osnashchennye plastinami iz sverkhtverdykh materialov, dlya obrabotki drevesnykh materialov i plastikov. Obshchie tekhnicheskie usloviya. M., 2012. 16 р.

4. Mashiny i agregaty metallurgicheskikh zavodov. Vol. 3 Mashiny i agregaty dlya proizvodstva i otdelki prokata / A. I. Tselikov, P. I. Polunin, V. M. Grebenik i dr. M. : Metallurgiya, 1981. 576s .

5. Yakunin N. K. Podgotovka kruglykh pil k rabote. M. : Lesn. prom-st', 1980. 152 р.

Технология и мехатрониъа в машиностроении

6. Le D. Mekhanika formoobrazovaniya struzhki pri ortogonal'nom rezanii // Teoreticheskie osnovy inzhenernykh raschetov. Trudy amerikanskogo obshchestva inzhenerov-mekhanikov, ASME. 1984. Vol. 106. № 1. P. 10-17.

7. Ramenskaya E. V., Filippov Yu. A. Mekhanizm generirovaniya i rasprostraneniya vibratsii v tekhnologicheskikh mashinakh // Vestnik SibGAU. 2012. Vol. 1 (41). P. 132-138

8. Analiz tekhnicheskogo reglamenta na diskovye pily dlya raskroya anizotropnykh materialov / I. N. Spitsyn,

K. Yu. Filippov, A. A. Vorob'ev, A. N. Yunosov // Reshetnevskie chteniya: materialy XVII Mezhdunar. nauch. konf.; Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2013. Ch. 1. P. 296-297.

9. GOST R ISO 5725-2-2002 Tochnost' (pravil'nost' i pretsizionnost') metodov i rezul'tatov izmereniy. Chast' 2. Osnovnoy metod opredeleniya povtoryaemosti i vosproiz-vodimosti standartnogo metoda izmereniy. M., 2009. 43 p.

© Филиппов К. Ю., Янковская Н. Ф., Раменская Е. В., 2016

УДК 621. 373

МЕТОДИКА МИКРОУРОВНЕВОГО АНАЛИЗА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТЕЙ

В. И. Шастин1^*, В. Б. Кашуба2,ь, И. С. Cитов2,d

1Иркутский государственный университет путей сообщения Российская Федерация, 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15 2Братский государственный университет Российская Федерация, 665709, г. Братск, ул. Макаренко, 40 E-mail: akafedra-td@mail.ru, bnauka@brstu.r" Ccitov@ya.ru

Предлагается методика комплексной оценки физико-механических и трибологических свойств гетерогенной системы поверхностного слоя.

Ключевые слова: поверхностный слой, микроанализ, износостойкость.

METHODOLOGY OF MICRO-LEVEL ANALYSIS OF PHYSICO-MECHANICAL AND TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF SURFACES

V. I. Shastin1,a*, V. B. Kashuba2,b, I. S. Sitov2,c

1Irkutsk State Transport University 15, Chernyshevskogo Street, Irkutsk, 664074, Russian Federation

2Bratsk State University 40, Makarenko Street, Bratsk, 665709, Russian Federation E-mail: akafedra-td@mail.ru, bnauka@brstu.ru, csitov@ya.ru

The paper proposes a technique of integrated evaluating physical-mechanical and tribological properties of the heterogeneous system of the surface layer.

Keywords: the surface layer, microanalysis, wear resistance.

Введение. Качество поверхностного слоя деталей машин является одним из основополагающих показателей работоспособности и надежности машин. Комплексная оценка состояния поверхности учитывает не только все виды неровностей, но и основные физико-механические свойства, включающие структурный, фазовый, химический составы, остаточные напряжения, микродеформации, микротвердость и др. Для их оценки в поверхностном слое используются достаточно большое количество параметров, что привело к развитию нового научного направления по инженерии поверхностей [1].

Общие методологические положения. Долговечность деталей не может быть обеспечена только классом чистоты поверхности. Доказано, что эксплуатационные свойства зависят от несущей способности профиля шероховатости, характеризуемой относи-

тельной длиной опорной линии и ее параметрами. При этом реальный контакт деталей машин происходит далеко не по всей геометрической площади, а по фактической площади контакта, которая может составлять 3... 5 % от геометрической. Поэтому в теории износа все большее распространение получают комплексные параметры для оценки качества деталей машин [2].

На стадии проектирования, исходя из функционального назначения детали, задаются такие физико-механические и трибологические свойства поверхности, которые обеспечивали бы требуемую долговечность с минимальными затратами на все последующие этапы работы.

На практике невозможно достичь оптимальных свойств поверхностного слоя без использования эффективных средств контроля и испытания. Такой этап