СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ ПИЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ НА ЛЕНТОЧНОПИЛЬНОМ СТАНКЕ В ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЛЕСОПИЛЬНЫХ ЛИНИЯХ
METHOD OF DETERMINING MODES OF CUTTING WOOD ON BANDSAWING MACHINE IN FLEXIBLE AUTOMATED WOOD-SAWING LINES

Изобретение относится к лесопильному оборудованию и может быть использовано в гибких автоматизированных лесопильных линиях.
Качество пиления на лесопильных станках и производительность станков зависят от режимов пиления - скорости подачи и скорости резания. Правильно выбранные режимы пиления позволяют получить при наибольшей производительности необходимую точность размеров получаемых пиломатериалов и требуемую шероховатость их поверхностей.
При традиционной технологии получения пиломатериалов, которая еще используется сейчас на отечественных лесопильных предприятиях и использовалась многие десятилетия ранее, составляется план раскроя сырья, которое путем сортировки подбирается с узким диапазоном диаметров в соответствие с этим планом. Так как колебание высоты пропила незначительное, то задается скорость подачи, при которой обеспечивается требуемая точность пиления, и берутся пилы с шагом зубьев, при котором при выбранной скорости подачи и высоте пропила обеспечивается качество пиломатериалов по шероховатости их поверхностей.
В настоящее время в лесопилении стран, использующих высокие технологии, все большее применение находят гибкие автоматизированные лесопильные линии. В лесопильный цех поступает несортированное по диаметрам пиловочное сырье и в зависимости от его размеров с помощью ЭВМ выбирается план его раскроя, обеспечивающий максимальный выход пиломатериалов, и скорость подачи, обеспечивающая требуемое качество получаемых пиломатериалов. Достоинства гибких автоматизированных лесопильных линий показаны в 11 главе книги Г.Ф.Прокофьева, И.И.Иванкина. Повышение эффективности пиления древесины на лесопильных рамах и ленточнопильных станках: монография. - Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2009. - 380 с. В качестве лесопильных модулей в гибких автоматизированных линиях чаще всего используются ленточнопильные станки.
z
Выбор шага зубьев ленточной пилы для обеспечения требуемого качества пиломатериалов по шероховатости их поверхностей при традиционной технологии лесопиления осуществляется в зависимости от высоты пропила. Но в гибких автоматизированных лесопильных линиях при непрерывной распиловки древесины с разными высотами пропила изменять шаг зубьев в зависимости от высоты пропила невозможно. Следовательно, шаг зубьев должен быть принят постоянным, а постоянство подачи на зуб u, определяющей шероховатость поверхностей пиломатериалов при изменении скорости подачи, следует осуществлять изменением скорости резания.
Известно авторское свидетельство СССР №1033314, МПК В27В 5/00, в котором предложен способ повышения точности распиловки древесины на круглопильных станках. В этом изобретении рекомендуется в зависимости от точности пиления изменять скорость резания, пока не будет достигнута требуемая точность пиления, а затем изменять скорость подачи таким образом, чтобы подача на зуб оставалась постоянной. Данное изобретение взято за прототип.
Для ленточнопильного станка, применяемого в гибких автоматизированных лесопильных линиях, такой способ неприемлем. Во-первых, точность пиления на ленточнопильных станках зависит от скорости подачи, а не от скорости резания; во-вторых, этот способ может быть использован при постоянной высоте пропила, а в гибких автоматизированных лесопильных линиях высота пропила может непрерывно изменяться.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является способ выбора с помощью ЭВМ режимов пиления на ленточнопильном станке в гибких автоматизированных лесопильных линиях, обеспечивающих при высокой производительности получение пиломатериалов требуемого качества.
cp
T
ш
T
Это достигается тем, что задается средняя скорость резания vленточнопильного станка и при этой скорости резания рассчитывается скорость подачи с ограничением по точности пиления u в зависимости от высоты пропила h с учетом параметров станка и пилы, приравнивается скорость подачи с ограничением по шероховатости поверхности пиломатериалов u к рассчитанной скорости подачи с ограничение по точности пиления u, рассчитывается уточненное значение скорости резания v и уточняется скорость подачи u при уточненной скорости резания v.
ш
Пример. Поступает на распиловку еловое бревно с диаметром в комле D=260 мм. Одним из лесопильных модулей в гибкой автоматизированной линии является ленточнопильный станок, на котором получают одну из пластей двухкантного бруса толщиной δ=150 мм. Параметры ленточнопильного станка: диаметры пильных шкивов D=1250 мм, сила натяжения пилы N=7 кН, расстояние между осями шкивов L=1800 мм, расстояние между контактными направляющими l=400 мм. Параметры ленточной пилы: толщина s=1,0 мм, ширина полотна пилы b=100 мм, шаг зубьев t=50 мм, уширение зубьев на сторону s=0,5 мм; ширина пропила b′=2,0 мм. Расчеты режимов пиления для ленточнопильного станка выполняются с высокой скоростью по заданной программе в следующей последовательности.
cp
max
<mrow><mfrac><mi>δ</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>=</mo><mn>75</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>h</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msqrt><mrow><msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><msup><mi>δ</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow>
У ленточнопильных станков скорость резания может находиться в пределах от 30 м/с до 50 м/с. Принимается v=40 м/с. Рассматривая комлевой торец бревна как круг, а наибольшую высоту пропила как хорду, отстоящую от центра на величину
, получаем максимальную высоту пропила по формуле
, то есть для нашего случая h=212 мм.
кр
н
л
По методикам, приведенным в книге Г.Ф.Прокофьева, И.И.Иванкина. Повышение эффективности пиления древесины на лесопильных рамах и ленточнопильных станках: монография. - Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2009. - 380 с. Для заданных условий рассчитываются критическая сила пилы Р, начальная жесткость j, удельная работа резания К, нормальная составляющая силы резания Р. Принимая коэффициент q=0,5, угол встречи θ=4° и допускаемое отклонение режущей кромки пилы [у]=0,7 мм, рассчитывается скорость подачи станка с ограничением по точности пиления по следующей формуле, приведенной в вышеупомянутой работе
<mrow><msub><mi>u</mi><mi>T</mi></msub><mo>=</mo><mn>60</mn><mfrac><mrow><msub><mi>v</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><msub><mi>P</mi><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>q</mi><mi>л</mi></msub><mi>К</mi><mi>b</mi><mo>'</mo><mi>h</mi></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>P</mi><mi>t</mi><mi>g</mi><mi>θ</mi></mrow><mrow><msub><mi>j</mi><mi>н</mi></msub><mrow><mo>[</mo><mi>у</mi><mo>]</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
.
T
Получаем u=42 м/мин.
Скорость подачи с ограничением по шероховатости поверхности пиломатериалов определяется по формуле
<mrow><msub><mi>u</mi><mi>ш</mi></msub><mo>=</mo><mn>60</mn><mi>v</mi><mfrac><mrow><msub><mi>u</mi><mi>z</mi></msub></mrow><mi>t</mi></mfrac></mrow>
.
z
ш
T
z
<mrow><mi>v</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>42</mn><mo>⋅</mo><mn>50</mn></mrow><mrow><mn>60</mn><mo>⋅</mo><mn>0,8</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>43,57</mn><mtext> </mtext><mi>м</mi><mo>/</mo><mi>с</mi></mrow>
Требуемая шероховатость поверхностей пиломатериалов, получаемая при подаче на зуб, u=0,8 мм. Приравнивая u=u и подставляя значения u=0,8 мм и t=50 мм, определяем уточненное значение скорости резания
. Скорость резания легко регулируется, например, с помощью частотного преобразователя тока электродвигателя узла резания. Уточняется скорость подачи с учетом уточненного значения скорости резания u=45,9 об/мин.
Таким образом, определяется скорость подачи ленточнопильного станка и скорость резания, то есть режимы пиления, при которых обеспечивается максимальная производительность станка и достигается требуемое качество получаемых пиломатериалов. При изменении высоты пропила автоматически выполняется корректировка режимов пиления.