Силовые и качественные показатели процесса продольного пилении древесины круглыми пилами с попутной и встречной подачами

СИЛОВЫЕ И КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ПРОДОЛЬНОГО ПИЛЕНИИ ДРЕВЕСИНЫ КРУГЛЫМИ ПИЛАМИ С ПОПУТНОЙ И ВСТРЕЧНОЙ ПОДАЧАМИ

Копылов В.В., Агапов А.И.

The result of the analysis sawing round saws has shown improvement of quality and increase in capacity at sawing a round saw in passing.

В настоящее время для продольной распиловки древесины все чаще применяются круглопильные станки с верхним (относительно распиливаемого материала) расположением пильного вала и попутной подачей. Такая конструкция станка имеет ряд существенных преимуществ перед станком с нижним расположением вала. Во-первых, отсутствие между пильным валом и распиливаемым материалом стола позволяет использовать пилы меньшего диаметра при сохранении той же высоты пропила, и имеется возможность перенастраивать пилы по ширине постава в процессе работы (станок ''Кокумс'' - 508, Швеция). Во-вторых, образующиеся в процессе пиления кусковые отходы падают вниз, не влияя отрицательно на работу пил. В-третьих, направление силы резания совпадает с направлением скорости подачи, что позволяет значительно разгрузить привод механизма подачи. При выборе режимов резания на таких станках обычно не учитывают того факта, что пиление осуществляется попутно. Такой подход может привести к неточностям при выборе режимов резания, так как попутное пиление имеет некоторые особенности. Обоснованных данных по выбору режимов резания на таких станках недостаточно. В ряде работ Н.К.Якунина, В.И. Санева и др. исследователей, приводятся данные о том, что при попутном пилении увеличивается мощность на резание, ориентировочно от 10 до 25% со встречным пилением, однако конкретных рекомендации по выбору режимов резания нет. Кроме того, в работах А.Л. Бершадского и В.Ф. Фонкина отмечается более высокое качество поверхности пропила и срезаемой стружки при попутном пилении. В ходе эксперимента планировалось оценить степень влияния способа пиления на удельную работу резания и шероховатость поверхности пропила.

Для достижения поставленной задачи был проведен двухфакторный эксперимент. В качестве основных режимных факторов, влияние которых необходимо было установить, принимались: высота пропила Н (20, 40, 60, 80, 100мм) и подача на зуб, Uz (0,2; 0,5; 0,8; 1,1; 1,4мм). Постоянные факторы, в ходе эксперимента, имели следующие значения: диаметр пилы - 315мм; диаметр зажимных фланцев - 90мм; толщина полотна пилы - 2,8мм; ширина пропила - 4,0мм; количество зубьев на пиле - 12шт; выступ пилы над заготовкой - 10мм; угол резания - 70°; радиус округления режущей кромки -12...15мкм; скорость резания - 5,4м/с; порода образца - сосна; влажность образца - 10.12%. Высота пропила изменялась за счет подбора соответствующих образцов, подача на зуб - за счет изменения скорости подачи

от 0,82 до 5,05м/мин. Оценка силовых показателей процесса осуществлялась по величине удельной работы резания, которая определялась на основании объемной формулы мощности резания. Оценка шероховатости поверхности пропила производилась по параметру Ят тах. Шероховатость поверхности определялась на приборе ТСП - 4 (Ят тах до 200мкм) и индикаторным глубиномером (Ят тах свыше 200мкм).

Опыты проводились на специальной установке, смонтированной на базе фрезерного металлообрабатывающего станка, модели СФ676. Образец закреплялся в динамометрической головке УДМ - 100, которая в свою очередь фиксировалась на столе станка. Замерялись горизонтальная и вертикальная составляющие силы резания. Сигнал с динамометра через усилитель подавался на оцифровочную плату, которая фиксировала средние значения составляющих сил резания в относительных единицах. Перевод относительных единиц в значения сил осуществлялся посредством тарировочных коэффициентов. Пересчет горизонтальной и вертикальной составляющих силы резания в касательную и нормальную выполнялся через средний угол на дуге контакта. Число дублирующих опытов (на основании результатов предварительного эксперимента) принималось равным девяти. Полученные данные повергались статистической обработке. Показатель точности не превышал 3%, коэффициент вариации - 6%. Влияние подачи на зуб на удельную работу резания показано на рисунке 1, на шероховатость поверхности пропила - на рисунке 2.

§

§

а: со

о ф

а

(С

ЕЕ о »о

(С

а

£ со

а:

-а §

5

65

60

55

50

45

40

35

30

25

\

1 N \

1 \

1 ч , N чЧ \\ \ > ч чЧ. ч\\, у

1 N \ «ч Ч Оч . N \\ * Ч> ч^ и ™ ч - ——' -ч

1 X N ч ч -Чг ч Ч "ЧЧ -N 'О ь — --- --

\ X ч \ Ч Ч ч — --- - —;

----

'100мм

'80мм

'100мм '60мм '80мм -40мм

60мм ~20мм "40мм ~20мм

0.2

0.4

0.6

0.8

1 1 Подача

2 1. на зуб иг,

4

мм

--попутное; ------ встречное

Рисунок 1 - Зависимость удельной работы резания от подачи на зуб

Из графиков видно, что интенсивный спад удельной работы резания наблюдается при подаче на зуб до 0,5...0,8мм. Дальнейшее увеличение подачи на зуб, слабо оказывает влияние на ее величину. При попутном пилении удельная работа больше, чем при встречном. В среднем это увеличение для высот пропила 20, 40, 60, 80, 100мм она соответственно составляет 14,3; 17,5; 20,5; 17,4; 18,6.%.

о:

о §

о а: со о а о а:

со

о о 2 со

£ (С

а:

-а §

§ ^

со

1000

800

600

400

200

/ '' А-

/ /' / у

/

'' / "ф у У

/ у

......^.......

— 100мм

— 80мм 60мм 100мм

40мм 80мм 20мм 60мм 40мм

20мм

0,2

0,5

0,8

1,1 1,4

Подача на зуб Uz, мм

--попутное; ------ встречное

Рисунок 2 - Зависимость шероховатости от подачи на зуб

Из представленных графиков видно, что при попутном пилении высота максимальных неровностей меньше, чем при встречном. Разница, как и в первом случае, увеличивается с ростом подачи на зуб и высоты пропила. В среднем эта разница для высот пропила 20, 40, 60, 80, 100мм соответственно составляет 12,6; 16,2; 19,1; 18,9; 17,7.%.

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы: удельная работа резания при попутном пилении выше, чем при встречном. Тенденция роста намечается при увеличении подачи на зуб и высоты пропила. При малых высотах пропила (до 40мм) и небольших подачах на зуб (до 0,5мм) разница в силовых показателях невелика. Высота максимальных неровностей при попутном пилении меньше. Это вероятно связано с условиями стружкообразования. За счет улучшения шероховатости поверхности обработки есть возможность увеличить подачу на зуб, тем самым, снизив удельную работу резания.

0