CC BY
40
УДК 674.023 Полосухин К.А.
МГУЛеса, г. Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ ИЗНОСА РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ КРУГЛЫХ ПИЛ ОСНАЩЕННЫХ ПЛАСТИНАМИ ТВЕРДОГО СПЛАВА НА КАЧЕСТВО ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Аннотация. В статье представлены результаты экспериментов позволяющие предугадать момент появления критических сколов на обработанной поверхности.
Ключевые слова: круглые пилы, износ, сколы.
Для определения фактических данных по влиянию остроты инструмента на качество обработанной поверхности сотрудниками кафедры «Станки и инструменты» МГУлеса были проведены исследования. Все исследования проводились на деревообрабатывающих предприятиях в процессе изготовления изделия. Это позволяет говорить о максимальной приближенности к реальным условиям производства.
Для проведения первого исследования был взят 1 новый комплект пил (немецкого производства), состоящий из основной и подрезной пилы. Исследование заключалось в следующем: для плит фиксировались, длина пропилов при раскрое в погонных метрах Ьп с учетом периодических изменений карты раскроя. По этим данным для используемой схемы пиления рассчитывался фактический путь резания Ьф, м, каждого зуба инструментов в теле ДСтП. С выбранным интервалом отбирались контрольные плиты для измерения глубины сколов С, мм, на верхней и нижней пластях пачки. На длине 100 мм обработанных кромок с помощью лупы (увеличение 40-кратное, масштабная сетка с ценой деления 0,05 мм, подсветка) фиксировались 10 наибольших по глубине сколов. По этой выборке для каждой пачки рассчитывались средняя глубина сколов mc, мм, среднеквадратическое отклонение ос, мм, вероятность выполнения задания Рс. Исследование проводилось на круглопильном станке ALTENDORF F45 (Германия). Во всех случаях раскрой производился по одной заготовке.
Последовательность действий во время проведения второго эксперимента была аналогична первому. Изменения коснулись исходных данных. Во-первых, обработка деталей производилась на форматно - раскроечном центре Selco EB90 (Италия) (рисунок 3.9). Во-вторых, комплект пил был итальянского производства (параметры инструмента приведены в таблице 3.3). В-третьих, в пачке было от одной до пяти плит. Скорость подачи пильной каретки периодически менялась. Частота вращения основной и подрезной пил n = 5000 и 6000 мин-1 соответственно. В исследовании участвовали 3 комплекта пил.
В процессе раскроя ламинированных древесностружечных плит участвует две пилы. Основная пила необходима для раскроя всей высоты пачки. Однако в процессе пиления возникает момент, когда зубу пилы для завершения раскроя остается примерно 0,5 мм. Жесткость не пропиленной части очень мала, что приводит к образованию сколов. Для предотвращения сколов устанавливается вторая пила. Ее задача пропилить нижнюю кромку на небольшую глубину. Ширина пропила подрезной пилы незначительно (на 0,065 мм) больше. Таким образом, сколы в верхней части пропила образуются во время работы основной пилы, а в нижней части пропила - подрезной.
В каждом из исследований раскрой производился до момента затупления пилы. Материал режущей кромки - твердый сплав HW board 06 (W - 94%; Co - 6%) (отечественный аналог ВК6). Момент снятия инструмента со станка выбирался методом экспертной оценки. В качестве эксперта был оператор обслуживающий станок. Результаты исследования представлены ниже.
Во время раскроя древесностружечных плит на станке с ручной подачей острота инструмента не является главным фактором определяющим качество раскроя. На форматно-раскроечных станках подача заготовки осуществляется вручную и ее скорость падает к концу рабочей смены. Тоже можно сказать и про силу прижима заготовки. Главная причина этого усталость станочника к концу рабочей смены.
Во время исследования приходилось наблюдать следующую картину. Оператор подает заготовку. В момент касания заготовки подрезной пилой касательная сила резания (направлена по касательной к траектории резания) поднимала заготовку. Далее заготовка прокатывалась по подрезной пиле до касания с основной пилой. Касательная сила резания при пилении основной пилой направлена вниз. Благодаря этому происходило прижатие заготовки к плоскости стола. Именно в этот момент подрезная пила начинала работать. Напрашивается вывод о необходимости использования дополнительных прижимных устройств, например эксцентрикового прижима.
Вероятность появления критических сколов при пилении основной пилой появляются после достижения ею пути резания L = 3000 м. Такой вывод позволяют сделать полученные в результате исследования графики.
Рисунок 1. Зависимость величины образующихся сколов от пути резания при пилении основной пилой.
На рисунке 1 представлен график распределения образующихся сколов для одной из основных пил. Синие точки являются средними значениями. Фиолетовые и красные точки соответственно верхняя (+3о) и нижняя (-3о) границы распределения отклонения. Для наглядности на графике пунктирной линией показана граница соответствующая глубине сколов 0,3 мм (максимально допустимое значение по ГОСТ 9769-79).
Рисунок 2
Путь резания, м
Вероятность выполнения технологической операции
без брака
Из рисунка 1 видно, что диапазон разброса величины сколов увеличивается. Это происходит за счет появления локальных сколов больших по размерам, чем остальные сколы.
На данный момент не существует никакого документа, определяющего допустимое количество бракованных деталей. Более того, если такие детали встречаются, то их отправляют на повторный раскрой (выпиливают из них детали меньшей величины). Это позволяет устанавливать количество брака на каждом предприятии отдельно. На рисунке 2 показан график зависимости вероятности выполнения операции без брака.
В большинстве работ допустимым процентом брака считают 5%. Оставим это значении таким же.
Полученный график вероятности можно описать формулой:
Р(Ьф) = - 1 х 1 0 - 8 х Lф + 1 0 - 5 х Lф + 0,9655, (1)
где:
P - вероятность выполнения операции без брака; Ьф - путь резания, м.
0,35 -|
0,3---- ж....■ >—« ...........ч ■■
0,25 -
\ 0,2 -
3
R
§ 0,15 -U
0,1 -0,05 -
ч*
0 Н-----1--------1-------1-------1-------1--------1-------1—
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Путь резания, м
Рисунок 3. Зависимость величины образующихся сколов от пути резания при пилении подрезной пилой.
Каждую из линий рисунка 1 можно описать с помощью уравнения:
у + 3 a(Lф) = 3x1 0 5 х Lф + 0, 2092
Уср ( L ф) = 3 х 1 0 - 5 х L ф + 0, 10982 у-з ст^ф) = 3 х 1 0 - 5 х Lф + 0, 0 1 04
(2)
(3)
(4)
Наиболее важной среди них является y+3o. После того как y+3o = 0,3 появляется вероятность образования сколов. 5 процентов от разницы между наименьшим и наибольшим сколами составляет 0,00994 мм. Таким образом:
мм;
, 0,30994-0,2092 оогп
Lф =---------------= 33 58м.
(5)
(6)
Из сказанного выше можно сделать вывод, что 5% бракованных деталей будет при достижении основной пилой пути резания 3358 м.
Момент после которого появляются бракованные детали возникает по достижению подрезной пилой пути резания 10860 м. 5 процентов от разницы между наименьшим и наибольшим сколами составляет 0,003055 мм.
Уб р = 0,3 + 0,003 05 5 = 0,303055мм; (7)
0,303055-0,0828 i i Л г
(8)
—
2Х10-5
= 1 1 0 1 2, 7 5 м
Необходимость совместной заточки основной и подрезной пилы обусловлена необходимостью в сохранении соотношения величины режущей кромки основной и подрезной пил.
1 -
& 0,9995 о
о
& 0,999 й
0,9985
Путь резания, м
Рисунок 4. Вероятность выполнения технологической операции без брака
Момент после которого появляются бракованные детали возникает по достижению подрезной пилой пути резания 10860 м. 5 процентов от разницы между наименьшим и наибольшим сколами составляет 0,003055 мм.
Уб р = 0,3 + 0,003 05 5 = 0,303055мм; ( 9)
т 0,303055-0,0828 1 1 то7С
Lф =------------= 1 1 0 1 2, 7 5 м (10)
ф 2Х10"5
Необходимость совместной заточки основной и подрезной пилы обусловлена необходимостью в сохранении соотношения величины режущей кромки основной и подрезной пил.
Для более точного определения величины износа был рассчитан коэффициент истирания режущей кромки твердосплавной круглой пилы. В результате были получены результаты радиуса скругления режущей кромки до и после раскроя. Расчет коэффициента истирания необходимо рассчитывать для каждого из случаев в отдельности. Коэффициент истирания можно посчитать по формуле:
500
000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
(11)
01 = ^-A'Z/ф
Из сказанного можно сделать вывод: р = 7395-А-Ьф + р 2 (12)
Е° = к2- 739^1^ТфТр- sin(3 1, 5-0, 1 7 5 -р) + 1 0 (13)
ЛИТЕРАТУРА
1. Амалицкий, В.В. Пиление твердосплавными круглыми пилами и их заточка. - 2005. - №5(560).
- с.6-10
2. Полосухин, К.А. Инструмент и технология ремонта зубьев круглых твердосплавных пил / К.А.Полосухин. - М: МГУЛ, 2009. - с.89-94
3. Воскресенский С.А. Резание древесины. - 1955. - с.19-21
