Comparative analysis of drilling tools for wood properties evaluation by the drilling resistance measurements
Authors: Шарапов Е.С. , Смирнова Е.В. , Торопов А.С. 
Published: September 2020

Использование различных параметров, характеризующих свойства древесины, в устройствах, основанных на измерении сопротивления древесины сверлению, делает невозможным сравнение, а также снижает уровень научной составляющей результатов измерений. В качестве выходных, универсальных параметров, характеризующих процесс сверления и свойства древесины, может быть использована мощность сверления и подачи (Вт). Для сравнительного анализа работы были использованы устройства для измерения сопротивления древесины сверлению IML-RESI PD 400 (IML SystemGmbH, Вислох, Германия) и устройство для измерения мощности сверления ResistYX (ООО НовЛесТех, Йошкар-Ола). В результате последовательных просверливаний образцов из древесины сосны (Pinus sylvestris L., Pinus ponderosa Dougl. ex Laws.), бука (Fagus sylvatica L.), дуба (Quercus robur L.) и березы (Betula pendula L.) с нормализованной влажностью определены коэффициенты, рассчитываемые как отношение средних величин сопротивления древесины сверлению (%, PD-400) и мощности сверления (Вт, ResistYX). Установлено, что порода древесины оказывает значимое влияние (p=0,05) на средние значения коэффициента среди групп образцов. Определена достаточная степень сходимости результатов замеров, полученных при использовании тестируемых устройств по амплитуде и глубине просверливания. При сравнении результатов замеров сопротивления древесины просверливанию и мощности сверления, полученных при использовании различных устройств, необходимо учитывать скоростные характеристики процесса: скорость вращения и подачи бурового сверла, оказывающие влияние на величину подачи на главные режущие кромки. На основании результатов просверливаний всех образцов получена линейная модель (R2=0.99) взаимосвязи сопротивления древесины просверливанию (устройство PD-400) и мощности сверления (устройство ResistYX). Предложенная модель может быть использована для преобразования и сравнения данных сопротивления древесины сверлению и мощности сверления, полученных с использованием тестируемых устройств.

The use of different parameters for wood properties evaluation by the drilling resistance measurements makes difficulties in data comparison, and also reduces the level of scientific component of the results. Drilling and feeding power (W) can be used as universal output parameters which characterize the drilling process and properties of wood. An IML-RESI PD 400 (IML System GmbH, Wiesloch, Germany) and ResistYX (LLC NovlesTech, Yoshkar-Ola, Russian Federation) drilling tools were used for comparative analysis. Laboratory drilling resistance experiments were conducted using a standard spade drill bit (IML System GmbH) and defect free specimens of Scots pine (Pinus sylvestris L.), Ponderosa pine (Pinus ponderosa Dougl. ex Laws.), European beech (Fagus sylvatica L.), English oak (Quercus robur L.) and birch (Betula pendula L.). Specimens were conditioned in normal climate (20 C/65%RH). Ratio coefficients between mean drilling resistance (%, PD-400) and drilling power (W, ResistYX) were calculated for each specimen. It was found that wood species has a significant effect (p=0.05) on the mean ratio coefficient of wood drilling resistance and drilling power. A sufficient degree of convergence between drilling resistance and drilling power in terms of amplitude and drilling depth was found for every separate specimen. Rotational speed and feed rate of drill bit influence the nominal chip thickness (feed rate per major cutting edge) and should be taken into account for comparison of results obtained from used drilling tools. Linear correlation (R2=0.99) was found between mean drilling resistance (PD-400) and drilling power (ResistYX). The model can be used for the results of the drilling resistance and drilling power converting or comparison obtained from the tested drilling tools.