Исследование влияния технологических параметров сверления ламинированных древесностружечных плит на мощность и качество обработки

206_ISSN 1683-0377. Труды БГТУ. 2014. № 2. Лесная и деревообрабатывающая промышленность

УДК 674.02

А. Ф. Аникеенко, кандидат технических наук, ассистент

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СВЕРЛЕНИЯ ЛАМИНИРОВАННЫХ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ НА МОЩНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОБРАБОТКИ

Статья посвящена технологическим режимам сверления ламинированных древесностружечных плит на потребляемую мощность. Рассмотрены такие оптимальные режимы, как скорость резания, скорость подачи, глубина сверления и др. Получены расчеты, которые позволяют определить требуемое качество обработанной поверхности с минимальными энергозатратами.

Article of the technological modes of drilling of the laminated wood-shaving plates on power consumption are investigated. Such optimum modes such as are considered: cutting speed, giving speed, drilling depth, ets. Calculations which allow to define demanded quality of a processed surface with the minimum loses of energy are received.

Введение. Государственная программа развития деревообрабатывающей промышленности Республики Беларусь с 2008 по 2014 год предусматривает ввод в эксплуатацию предприятий концерна «Беллесбумпром» проектной мощностью 480 000 м3 древесностружечных плит (ДСтП) в год.

Требования обеспечения качества выпускаемой продукции, с учетом необходимости увеличения объемов ее поставок за рубеж, предопределили широкое использование технологий сверления ламинированных плит для изготовления мебельной продукции.

Анализ известных научных работ по сверлению древесины и плитных материалов показал, что их результаты и рекомендации, применительно к обработке ламинированных ДСтП, использовать практически невозможно, так как они не обеспечивают требуемое качество.

Физико-механические свойства ламинированных ДСтП определены ГОСТ 10632-2007 и ТУ 13-0260215-02, а критерием качества их обработки является отсутствие дефектов в виде сколов на лицевой поверхности.

Основная часть. С целью получения технологических режимов удовлетворяющих современным требованиям по качеству и производительности было решено провести ряд экспериментов.

В качестве экспериментальной установки определен современный многооперационный деревообрабатывающий станок модели Rover В 4.35 с числовым программным управлением Принципиальная схема экспериментальной установки представлена на рис. 1. Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) позволяет с точностью ±5 Вт регистрировать в реальном режиме времени энергозатраты процесса. Разработано программное обеспечение для управления АЦП.

Проведен ряд экспериментов с использованием метода математического планирования, который позволяет получить достоверные модели

процесса сверления с учетом качества и мощности [1].

В качестве переменных факторов выбраны скорость подачи, скорость главного движения, диаметр инструмента.

Пер со нальный компьютер

Rover 4.35b

ü

_ б ^^ Двигатель Преобразователь

...........LIESSE

Программный модуль АЦП v1.14

Программный модуль Data v1.1

й

§

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки

Так как современная ламинированная ДСтП представляет собой некий сэндвич из материалов с разной плотностью, предполагается провести эксперимент по изменению технологических режимов на разной высоте сверления, как показано на рис. 2.

-Л

Рис. 2. Принципиальная схема проведения эксперимента

Деревообрабатывающая промышленность

207

Для проведения эксперимента была составлена методическая сетка опытов, охватывающая различные технологические режимы обработки, согласно рекомендациям А. А. Пижурина [1].

Факторы проведения эксперимента и методическая сетка экспериментальных данных с указанием переменных факторов в кодированном и явном выражении представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Факторы проведения эксперимента

Переменный фактор Уровни варьирования

верхний

1. Глубина сверления, мм [Х1] 38 24 10

2. Частота вращения, мин1 [Х2] 2000 1500 1000

3. Скорость подачи, м/мин [Х3] 6 3,5 1

4. Тип плиты ДСтП ламинированная синтетическим материалом

5. Диаметр сверла, мм - 10 -

6. Толщина плиты - 28 -

Таблица 2

Методическая сетка экспериментальных данных

№ опыта Переменные факторы в кодированном выражении Переменные факторы в явном выражении Выходной параметр

Х1 Х2 Хэ к, мм; [Х1] п, мин 1; [Х2] V, м/мин; [Х3] Р, кВт [у]

1 2 3 4 5 6 7 8

1 + + + 38 2000 6 0,19017

2 - + + 10 2000 6 0,118787

3 + - + 38 1000 6 0,12253

4 - - + 10 1000 6 0,143158

5 + + - 38 2000 1 0,101131

6 - + - 10 2000 1 0,124318

7 + - - 38 1000 1 0,118354

8 - - - 10 1000 1 0,127082

9 + 0 0 38 1500 3,5 0,108041

10 - 0 0 10 1500 3,5 0,121166

11 0 + 0 24 2000 3,5 0,120278

12 0 - 0 24 1000 3,5 0,116627

13 0 0 + 24 1500 6 0,105734

14 0 0 - 24 1500 1 0,102692

Рис. 3. Результаты экспериментальных данных, записанные в режиме реального времени

208_ISSN 1683-0377. Трулы БГТУ. 2014. № 2. Лесная и деревообрабатывающая промышленность

Основная серия опытов была проведена по плану полного факторного эксперимента типа 23. В качестве переменных были приняты основные факторы, определяющие режим резания: скорость подачи (Уз, м/мин), частота вращения инструмента (п,мин-1) и глубина сверления (к, мм), выходной параметр - мощность^, кВт). В опытах использовались ДСтП ламинированные синтетическим материалом, толщиной 28 мм. Сверление проводилось винтовым сверлом с конической заточкой (V = 10 мм). По результатам эксперимента, были получены уравнения регрессии:

В кодированном выражении

у = 60,1 +10,8 • X 3 + 9,6 • X1 • X 2 + 10,4 • X1 • X 3 + +7,9• X2 • Xэ +11,4• X2 +15,4• X22,

В явном выражении: Р = 326,6 - 5,89 • к - 0,24 • п -12,29 • Уз +

+ 0,00137 • к • п + 0,2971 • к • Уз + 0,00632 х X п У + 0,058 • к2 + 0,000062 • п2,Вт.

Анализ уравнения показывает, что с увеличением частоты вращения(п, мин1), скорости подачи (Уз, м/мин) и глубины сверления (к, мм) мощностные показатели возрастают, при этом наибольшее влияние оказывает частота вращения инструмента, а наименьшее - глубина сверления.

Заключение. В результате эксперимента планируется разработать технологические режимы, позволяющие получить требуемое качество продукции с минимальными энергозатратами и максимальной производительностью.

Литература

1. Пижурин А. А., Розенблит М. С. Исследования процессов деревообработки. М.: Лесная пром-сть, 1984. 232 с.

Поступила 28.02.2014