CC BY
1
УДК 67.05
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-11-443-444
РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, УЛУЧШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ, СНИЖЕНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИИ
ПРИ РАБОТЕ ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫХ СТАНКОВ
А.Е. Литвинов, А.А. Сизо, А.Н. Чукарин
В данной статье представлены результаты разработки комплексного устройства, внедренного в конструкцию ленточнопильных станков с целью повышения стойкости режущего инструмента, снижения шума и вибрации при работе на ленточнопильных станках, а также повышения точности и производительности всего процесса резания.
Ключевые слова: ленточнопильные станки, шум, вибрация, устойчивость процесса резания, жесткость.
Конструктивные особенности ленточнопильных станков заключаются в наличии длинных, менее жестких ленточных пил и отрезаемых заготовок различных конфигураций и размеров. К ним относятся приводные (4) и натяжные (5) диски, установленные на пильной раме (1), направляющие (2) и направляемые (3) пилы, а также заготовка (6), установленная на столе станка (7), которая вращает полотно перпендикулярно плоскости заготовки в зоне резания.
Как видно из рис.1, "активным" источником излучения является пила между направляющими и сами направляющие, на которые поступает поток колебательной энергии от пилы. [1-3]
Результаты проведенного ранее исследования показали, что в большинстве случаев при работе ленточнопильных станков не выполняются положения гигиенических нормативов по шуму [4].
Для снижения звукового излучения и вибрации до санитарных норм было разработано и запатентовано композиционное устройство. Данное композиционное устройство включает демпфер шума и вибрации, представляющий собой дополнительную опору для пилы с элементами из металла и капролона-материала с высокими демпфирующими свойствами (в данном случае пила представляет собой систему, состоящую из нескольких излучателей, размеры которых значительно меньше), который снижает интенсивность звукового излучения пилы, на самом источнике энергетического излучения. Это повышает стойкость режущего инструмента.
Такая конструкция режущего узла позволяет снизить шум ленточнопильного станка при работе до санитарных норм, повысить долговечность режущего инструмента, точность и качество процесса резания за счет значительного снижения вибрации.
Разработанное устройство гашения шума и вибрации (рис.2) состоит из приводного (3) и натяжного (2) дисков, установленных на пильной раме (7), направляющей пилы (6), капролонового 4 и металлического 5 роликов, вращающих пилу (1) перпендикулярно плоскости заготовки в зоне резания.
Технические результаты-снижается интенсивность звукового излучения пилы, воздействуя непосредственно на источник излучения звуковой энергии, благодаря чему шум при работе ленточной пилы может быть снижен до санитарных норм, а также повышается стойкость и точность режущего инструмента за счет значительного снижения вибрации (в 10-14 раз на направляющей и в 6 раз на заготовке) [1,2].
Станок с таким устройством работает следующим образом. Во время работы ленточная пила (1), установленная на пильной раме (7), натянутая натяжным диском2 и приводимая в движение приводным диском (3), предварительно поворачивается в зоне резания металлическими роликами (5), которые вращаются вместе с пилой и гасят колебания перед направляющими (6). Затем пила проходит через направляющие, вращаясь строго в плоскости подачи. После направляющих находится капролоновый ролик (4), который находится в тесном контакте с пилой и вращается за счет движения пилы. Высокие демпфирующие свойства капролона, материала, поглощающего ударные нагрузки, обладающего низким коэффициентом трения, доступного по цене, экологичного и долговечного, позволяют снизить звуковое давление в самом источнике.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 11
Одновременная работа металлических и капролоновых роликов снижает вибрацию направляющих и заготовки в 10-14 раз, а вибрацию заготовки-в 6 раз [3].
,В
/ А
т Ъ /т
§и i)N | © . 1
х
2
I Шш Шатро/юнобш ролик
^___/ Миск шшшм 9МетМ1чесхш ролик
Шаек приЫ/ш бНтраЬляющие 7Юи/ьная рама
Рис. 2. Система гашения шумов и вибраций
Конструктивно самоустанавливающаяся направляющая имеет сборную вертикальную плиту (5), горизонтальную плиту (7) из твердого сплава и пружину (8), которая демпфирует сборную вертикальную плиту и крепится к пиле (4). Общий вид представлен н арис.2.
Технический результат-снижение нагрузки на пилу, уменьшение увода пилы и повышение стойкости режущего инструмента соответственно.
Станки, оснащенные самоустанавливающимися направляющими, работают следующим образом. Во время работы ленточная пила (4), натягиваемая натяжным диском (2) и приводимая в движение приводным диском (3), предварительно поворачивается в зоне резания металлическими роликами, которые вращаются вместе с пилой и гасят колебания перед направляющей. Затем пила проходит через направляющие (6) и поворачивается строго в плоскости подачи. Направляющие сконструированы таким образом, чтобы минимизировать зазор между сборной вертикальной плитой (5) и пилой. Для обеспечения устойчивости в процессе резания в конструкцию введена горизонтальна я пластина (7), которая подрессоривается пружиной (8). Установка данной направляющей повышает стойкость пилы, точность и качество процесса резания [4,5].
Шмьиия раю 5Kfipohute гжтзны гШиск нанятой Напрпйяящие Щаск приВовнш ТЮтят горизонтальная
iihrn вЮрухшо
5/
Рис. 3. Самоустанавливающаяся направляющая
Заключение. После апробации предложенного устройства в производственных условиях на АО "Южный завод тяжелого станкостроения" в г. Краснодар было доказано, что установка разработанного шумо- и виброгасителя и самоустанавливающейся направляющей значительно снижает шум на 10 дБ и вибрацию в 10раз, а также увеличивает ресурс режущего инструмента на 10-15%.Кроме того, разработанное устройство характеризуется низкой себе-
стоимостью, простотой конструкции и может быть установлено как на уже эксплуатируемых, так и на изготавливаемых новых станках. В результате устройство является технически возможными экономически эффективным способом повышения стойкости режущего инструмента, точности и качества процесса резания, а также снижения шума и вибрации.
Финансовая поддержка. Работа поддержана Советом по грантам Президента Российской Федерации (Соглашение № МД-2727.2022.4).
Список литературы
1. Сухоносов Н.И., Московский Ю.В., Христофоров Г.А., Корниенко В.Г., Литвинов А.Е. Ленточно-отрезной станок Патент на изобретение RU 2262422 C2, 20.10.2005. Заявка № 2003125195/02 от 14.08.2003.
2. Литвинов А.Е. Повышение стойкости инструмента и точности обработки в ленточнопильных станках. Российские инженерные исследования, 2016. № 9. С. 761-760.
3. Литвинов А.Е. Некоторые аспекты шумообразования отрезных ленточнопильных станков // Сборник статей студентов, аспирантов, молодых ученых и преподавателей международной конференции "Векторы развития науки" 2015. С. 74-75.
4. Литвинов А., Корниенко В. Исследование износа и производительности ленточнопильной машины // Европейский журнал естественной истории. 2010. № 1. С. 57.
5. Литвинов А.Е. Оценка влияния резонансной частоты колебаний системы "пила-направляющая пилы" на процесс резания ленточными пилами // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Научный журнал КубГАУ, №2(96), 2014.
6. Литвинов А.Е. Технические решения по повышению стойкости режущего инструмента и улучшению эксплуатационных свойств ленточнопильных металлорежущих станков / А Е. Литвинов, В.Г, Корниенко // Сборник международной конференции "Современное состояние и перспективы развития технических наук", 2014. С. 49-51.
7. Литвинов А.Е., Новиков В.В., Солод С.А., Чукарин А.Н. Производственные опасности систем пиления // Российские инженерные исследования. 2019. Т. 39. № 2. С. 158-159.
8. Литвинов А.Е., Сизо А.А., Балаев Э.Ю.О. Моделирование процесса нагружения ленточных пил отрезных металлорежущих станков // В сборнике: XXXIV Международная иновационная конференция молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения. Сборник трудов конференции. Москва, 2022. С. 63-68.
Литвинов Артем Евгеньевич, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет (КубГТУ),
Сизо Алан Анзорович, аспирант, [email protected], Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет (КубГТУ),
Чукарин Александр Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)
DEVELOPMENT OF EQUIPMENT TO INCREASE THE DURABILITY OF CUTTING TOOLS, IMPROVE THE ACCURACY AND QUALITY OF THE CUTTING PROCESS, REDUCING NOISE AND VIBRATION WHEN OPERATING
BAND SAWING MACHINES
A.E. Litvinov, A.A. Sizo, A. N. Chukarin
This article presents the results of the development of a complex device introduced into the design of band saw machines in order to increase the durability of the cutting tool, reduce noise and vibration when working on band saw machines, as well as increase the accuracy and productivity of the entire cutting process.
Key words: band saw machines, noise, vibration, stability of the cutting process, rigidity.
Litvinov Artyom Evgenievich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University (KubSTU),
Sizo Alan Anzorovich, postgraduate, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University (KubSTU),
Alexander Nikolaevich Chukarin, doctor of technical sciences, professor, head of the department, [email protected], Russia, Rostov-on-Don, Rostov State University of Railway Engineering (RGUPS)
