RESEARCH INTO MODE PARAMETERS INFLUENCE FOR PRESSING FORCE OF RECTANGULAR MORTISES IN PINE WOOD BLANKS
Authors: Рублева О.А. , Гороховский А.Г. 
Published: July 2024

Сращивание деревянных заготовок по длине наиболее часто производится на зубчатые шиповые соединения. Наиболее распространённым способом изготовления шипов является фрезерование. Эта технология имеет ряд недостатков: высокую стоимость инструмента, затраты энергии на удаление отходов, ограничения по форме и размерам шипов. Технология формирования элементов шиповых соединений на основе способа торцового прессования позволяет устранить указанные недостатки. Цель работы – установить влияние режимных параметров на усилие торцового прессования прямоугольных проушин. Задачи исследования включали разработку математической модели процесса прессования прямоугольных проушин и экспериментальную оценку влияния режимных параметров на усилие прессования одинарных и многократных проушин. Аналитическое моделирование показало, что усилие прессования в заготовках одной породы, одинакового размера сечения является функцией от ряда режимных параметров процесса: влажности и температуры древесины, скорости прессования, ширины проушины и её высоты. При этом процесс холодного торцового прессования подразумевает формирование проушин при комнатной температуре; при малых скоростях нагружения процесс можно считать статическим. Следовательно, усилие прессования будет являться функцией от влажности, ширины и глубины проушины. В результате экспериментальных исследований установили, что для процесса статического холодного торцового прессования одинарной проушины наиболее существенными режимными параметрами в исследованном диапазоне (в порядке убывания значимости) являются ширина проушины, влажность древесины, глубина проушины. Для процесса прессования многократных проушин в заготовках относительно стабильных размеров и влажности наиболее важным фактором в исследованном диапазоне является глубина проушин. Вместе с тем увеличение этого параметра, существенное для повышения прочности шипового соединения, вызывает сравнительно небольшое возрастание усилия прессования. Величина зазора (натяга) в формируемом соединении не оказывает значимого влияния на усилие прессования. Данные заключения указывают на технологическую стабильность процесса прессования и позволяют варьировать глубину проушины и посадку в соединении с целью получения заданных прочностных характеристик. Полученные результаты можно рекомендовать для разработки промышленных режимов прессования элементов шиповых соединений.

The splicing of wooden work pieces along the length is most often done on finger joints. The most common spike manufacturing method is milling. This technology has several disadvantages: the high cost of the tool, energy inefficient waste disposal, restrictions on the shape and size of the spikes. The technology of forming the elements of the finger joints based on mechanical pressing method allows producers to eliminate these disadvantages. The aim of the present research is to establish the influence of operating parameters on the mechanical pressing force of rectangular mortises. The research objectives included the development of a mathematical model of the pressing process of rectangular mortises and the experimental assessment of the influence of regime parameters on the pressing force of single and multiple mortises. As a result of analytical modeling, it was found that the pressing force in blanks of the same wood species, of the same cross-sectional size, is a function of a number of process parameters: moisture and wood temperature, pressing speed, mortise width and mortise height. In this case, the process of cold face pressing involves the formation of mortises at room temperature; at low loading speeds, the process can be classified as static. Consequently, the pressing force will be a function of moisture, width and depth of the mortise. As a result of experimental studies, it was found that for the static cold face pressing process of a single mortise, the most significant regime parameters in the studied range, in decreasing order of importance, are the mortise width, wood moisture content, and mortise depth. For the process of pressing multiple mortises in work pieces with relatively stable dimensions and moisture content, the depth of the mortises is the most important factor in the studied range. At the same time, an increase in this parameter essential for increasing the strength of the stud joint causes a relatively small increase in the pressing force. The clearance (overlap) in the formed joint does not have a significant effect on the pressing force. These conclusions indicate the technological stability of the pressing process and allow to vary the depth of the mortise and the fit in the joint in order to obtain the specified strength characteristics. The obtained results can be recommended to be used in industry for the development of pressing elements of finger joints.