Влияние пути резания на радиус округления режущей кромки при продольном пилении древесины круглыми пилами с попутной и встречной подачами

ВЛИЯНИЕ ПУТИ РЕЗАНИЯ НА РАДИУС ОКРУГЛЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ПИЛЕНИИ ДРЕВЕСИНЫ КРУГЛЫМИ ПИЛАМИ С ПОПУТНОЙ И ВСТРЕЧНОЙ ПОДАЧАМИ

Копылов В.В., Агапов А.И (ВятГУ, г. Киров, РФ) Of the influence way an sawing at the quip of the round sawing

По объему производства круглопильные станки для продольной распиловки занимают ведущее место среди деревообрабатывающего оборудования общего назначения. Однако существующие конструкции круглопильных станков не всегда отвечают возросшим требованиям производства, а их работа не до конца исследована. Поэтому необходимо наметить новые пути возможного повышения технико-экономических показателей круглопильных станков для продольной распиловки.

В настоящее время все чаще стали применяться двухвальные круглопильные станки. Распиловка таким способом позволила значительно увеличить высоту пропила и уменьшить его ширину. При этом нижний пильный вал обычно осуществляет встречное пиление, а верхний - попутное. Кроме того, такая схема распиловки позволяет исключить образование сколов в местах входа и выхода пилы из пропила.

Анализу продольного пиления круглыми пилами посвящено много работ как у нас в стране, так и за рубежом. Несмотря на это, продольное пиление с попутной подачей в достаточной мере не исследовано. Ряд вопросов по данной теме затронут в работах Н. К. Якунина, П.И. Гваздаускаса, В. И. Санева, З.Я. Есафовой. Во всех этих работах указывается на ряд особенностей попутного пиления, однако данных явно недостаточно для их обобщения и формулировки некоторых производственных рекомендаций.

Кроме того, известны работы В. Ф. Фонкина /1/ и П. Коха (Англия) по исследованию процесса продольного фрезерования с попутной подачей, которое весьма сходно по кинематике процесса с пилением круглой пилой. В.Ф. Фонкин ставил задачу определить влияние направления подачи на шероховатость поверхности обработки, мощность фрезерования и стойкость инструмента. Результаты исследований по оценке мощности на фрезерование и качеству обработки оказались сходными с результатами исследований по попутному пилению круглой пилой. При попутном фрезеровании отмечалось увеличение мощности на резание и улучшение качества обработки. Помимо этого В.Ф. Фонкин установил уменьшение стойкости фрезерного инструмента при попутном фрезеровании. Так, для фрез из инструментальной углеродистой стали, стойкость понизилась в 5раз, для фрез из высоколегированной инструментальной стали в - 1,2 раза по сравнению со встречным фрезерованием. Исследователь обосновал данный факт изменением характера стружкообразования и повышенным нагревом инструмента, что привело к потере твердости режущей кромки. Замеры микротвердости фрез работающих с попутной подачей, показали снижение твердости в зоне лезвия на 30 - 35%. У

фрез работавших при встречной подаче, твердость сохранилась на прежнем уровне. На основании полученных результатов В.Ф. Фонкин сделал вывод, что стойкость инструмента при переходе от встречного фрезерования к попутному понижается. Степень понижения стойкости зависела от свойств стали из которой изготавливался инструмент. Поэтому при попутном фрезеровании необходимо использовать инструмент из жаропрочных сталей, которые в меньшей степени теряют прочностные свойства при повышенных температурах.

Степень и характер затупления пил при переходе от встречного пиления к попутному в достаточной мере не изучались. Однако можно предположить, что вследствие изменения характера стружкообразования при попутном пилении, так же как и при попутном фрезеровании возможен повышенный нагрев инструмента и его интенсивный износ.

Большинство современных пил оснащаются пластинками твердого сплава, которые обладают более высокой жаропрочностью по сравнению с углеродистыми инструментальными и высоколегированными сталями. Они могут выдерживать нагрев до 1000 - 1100оС. Возможно это обстоятельство может оказать влияние на характер затупления пил при попутном пилении.

Чтобы определить, будет ли способ пиления оказывать существенное влияние на затупление инструмента, были проведены экспериментальные исследования. В ходе эксперимента планировалось оценить степень влияния пути резания на затупление инструмента при попутном и встречном пилении.

Эксперимент проводился в производственных условиях на австрийском многопильном круглопильном станке модели Sting NSS-600. Данный станок оснащен двумя валами: верхним и нижним, что позволяет получить суммарную высоту пропила до 260мм. Первым по ходу движения материала располагается нижний вал, он осуществляет встречное пиление до середины бруса. Верхний вал осуществляет попутное пиление оставшейся половины бруса. Таким образом, пилы, установленные друг против друга на нижнем и верхнем валах, будут работать в одинаковых условиях, что имеет большое значение для достоверности эксперимента.

На станке распиливали сосновый двухкантный брус из свежесрубленной древесины влажностью 76+4%, длиной 4+0,05м, высотой 120мм, таким образом каждая пила делала пропил высотой 60мм. Вылет верхней пилы из пропила составлял 7мм.

Параметры устанавливаемых пил были следующие: диаметр пил - 315мм; диаметр зажимных фланцев - 110мм; толщина полотна пилы - 2,8мм; ширина пропила - 4,0мм; количество зубьев на пиле - 18шт; угол резания - 70о, задний угол - 15о, угол заточки по задней грани - 10о. Пилы оснащались пластинками твердого сплава ВК15. Частота вращения пилы составляла 1490об/мин, скорость резания при этом составила 24,6м/с. Скорость подачи бруса составляла 13м/мин, подача на зуб составила - 0,5мм.

Замер радиуса округления режущей комки зубьев пил выполнялся непосредственно после заточки и доводки пил, а затем после прохождения

пилами пути резания 40 и 80км.

Особое внимание уделялось подготовке пил, так как от этого зависела точность эксперимента. Предельные отклонения выступов твердосплавных пластинок относительно торца корпуса пилы не превышало +0,15мм. Предельные отклонения углов зубьев не превышали: переднего угла у - «-1°30'»; заднего угла а и угла скоса по задней грани фз - «±2°». Разность двух любых шагов зубьев пилы не превышала 0,8мм. Отклонение от плоскостности корпуса пилы на каждой стороне не превышало 0,1мм, торцевое биение пилы у вершин зубьев не превышало 0,15мм, радиальное биение вершин зубьев не превышало 0,15мм. После заточки и доводки радиус округления режущей кромки находился в пределах 10 - 15мкм.

Эксперимент проводился следующим образом. После тщательной подготовки, пилы устанавливались в станок на верхний и нижний вал, напротив друг друга. Пилы устанавливались в пределах постели бруса с таким условием, что бы обеспечить тангентально-радиальную распиловку. Далее производилась распиловка бруса. Оценка пути резания осуществлялась по количеству распиленных брусьев. После наработки определенного пути резания, пилы снимались, и на микроскопе БМИ замерялся радиус округления режущей кромки каждого зуба пилы. После снятия замеров пилы вновь устанавливались на станок и работали до достижения определенного пути резания. Затем пилы снова снимались, и повторно замерялся радиус округления режущих кромок.

Результаты замеров обрабатывались методами вариационной статистики /2/. Определялись: среднее арифметическое значение радиуса округления режущей кромки зубьев пил, среднее квадратическое отклонение и показатель точности. Из полученных значений (таблица 1) видно, что при путном пилении радиус округления режущей кромки несколько больше, чем при встречном. Однако разница эта весьма мала. Проверка гипотезы о равенстве средних значений радиуса округления режущей кромки при попутном и встречном пилении по к - критерию Стьюдента, показала, что эта разница не является значимой и может быть отнесена к погрешности эксперимента.

Таблица 1 - Зависимость радиуса округления режущей кромки зуба пилы

от пути резания при попутном и встречном пилении.

Способ пиления Встречное пиление Попутное пиление

Путь резания, км 0 39,333 ±0,021 79,290 ±0,038 0 39,333 ±0,021 79,290 ±0,038

Среднее арифметическое радиуса округления режущей кромки, мкм 12,3 46,3 74,8 11,8 50,5 76,2

Среднее квадратическое отклонение, мкм 1,14 2,28 2,28 1,14 2,74 3,42

Показатель точности, % 2,19 1,16 0,72 2,28 1,28 1,06

Расчетный критерий ^ 1,19 2,05 0,51 1,19 2,05 0,51

Критический критерий К (п=18, Р=0,95) 2,11 2,11 2,11 2,11 2,11 2,11

На основании полученных результатов строились графики зависимости

радиуса округления режущей кромки зуба пилы от пути резания для встречного и попутного пиления, рисунок 1.

80

У У у

X У у / у  ^^^^

/ / / . / /

/ / //

/У //

70

60

о

ш 50

3"

ш

к 40

I

& 30 о

о >

20

10

40

встречное попутное

80

Путь резания, км

0

Рисунок 1 - Зависимость радиуса округления режущей кромки от пути резания при попутном и встречном пилении

Из графиков представленных на рисунке 1 видно, что затупление режущей кромки зубьев пил пропорционально пройденному пути резанию. При попутном пилении затупление происходит также как и при встречном.

Таким образом, можно сделать вывод, что способ пиления не оказывает существенного влияния на степень затупления при распиловке древесины круглыми пилами, оснащенными пластинками твердого сплава.

Литература

1. Фонкин В.Ф. Фрезерование древесины с попутной подачей заготовки. Автореф. диссертации на соискание ученой степени к.т.н. - М., МЛТИ - 1951. - 22с.

2. Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении. - Мн. Выш. шк. - 1985. - 286с.