Обработка резанием в целом. Шлифование. Дробление. Измельчение.Распиловка. Токарная обработка. Сверление (Слесарное дело - см. 682/683)

Изложены теоретические основы методов, рекомендованных для использования при расчете режимных параметров различных видов лезвийной одно- и многоинструментной обработки. Приведены решения типовых задач оптимизации.

В статье выполнены исследования кинетики изнашивания режущих лезвий инструмента и произведено сопоставление полученных результатов с характером изменения деформационных характеристик стружкообразования. Результаты изучения изнашивания режущих лезвий и стружкообразования указали на существование определенной связи между этими процессами.

Для плоских изделий применяются бесконтактные и контактные методы контроля плоскостности. При проведении бесконтактного контроля используют оптические системы. Контактный контроль поверхности подразумевает применение механических систем измерения или специальных преобразователей физических величин материала. Контактные методы, основанные на исследовании физических параметров материала, позволяют контролировать потерю плоской формы равновесия объекта и изменение остаточных напряжений. Образующиеся остаточные напряжения имеют наибольшее значение в области периферии диска из-за повышенного нагрева данной зоны пилы. Отклонение от плоскостности диска вследствие потери им плоской формы равновесия носит несимметричный характер. Нами предлагается применять метод акустической тензометрии для контроля плоскостности плоских круглых пил. Суть метода акустической тензометрии заключается в изменении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале при изменении величины остаточных напряжений. Предлагаемый способ подразумевает разбиение диска на кольцевые зоны с их последующим сканированием в окружном направлении. Отклонения кольцевой зоны от плоскостности характеризуются наличием деформации в сканируемой зоне и сравниваются с нулевыми показателями не эксплуатируемой ранее пилы. Представленная в работе экспериментальная установка предназначена для контроля плоскостности круглых пил методом акустической тензометрии и прямого измерения с помощью индикатора часового типа. Дополнительно перед проведением эксперимента контролируемые пилы подвергались химическому анализу для подтверждения соответствия заявленной марки стали у всех пил. Для возбуждения ультразвуковых колебаний на контролируемом участке использовался пьезоэлектрический преобразователь DA-501 с рабочей частотой 5 МГц, измерения проводились эхо-методом. В результате предварительного опыта было установлено, что полученные экспериментальные данные имеют нормальное распределение. Проведение основного эксперимента опиралось на полный факторный план с тремя варьируемыми параметрами, на основании результатов которого была принята теоретическая зависимость и доказана возможность использования данного метода для контроля плоскостности круглых пил.

Рассмотрена технология получения и применения синтетических смол для склеивания древесины. Описаны клеи на основе карбамидо-, феноло-, резорцино-, меламиноформальдегидных смол, широко используемые в деревообрабатывающей промышленности. Приведены марки, рецептура и свойства смол. Описаны способы приготовления клеев горячего и холодного отверждения, влияние различных модифицирующих добавок на свойства клеящих смол. Даны условия применения клеев, позволяющие получить водостойкую продукцию повышенного качества.

Ленточнопильные станки, получившие широкое применение в лесопилении благодаря малой ширине пропила, низкой шероховатости поверхности пиломатериалов, возможности распиловки бревен больших диаметров, имеют ряд недостатков: невысокая точность пиления на высоких скоростях подачи распиливаемого материала, малая долговечность пил, большие габаритные размеры и металлоемкость. На основании разработок и технических решений нами создан экспериментальный ленточнопильный станок с пилой, движущейся по криволинейным направляющим, рабочая поверхность которых выполнена в виде аэростатических опор. Исследования показали его неоспоримые преимущества по сравнению со станками традиционной конструкции, имеющими пильные шкивы: значительно повышается точность пиления за счет уменьшения свободной длины пилы в 5–6 раз и отсутствия биения и инерционности шкивов; возрастает в 20 раз и более долговечность пилы; снижаются габаритные размеры и металлоемкость. Созданный образец ленточнопильного станка с криволинейными аэростатическими направляющими, хотя и имеет перечисленные выше достоинства, но работы по дальнейшему совершенствованию его конструкции целесообразно продолжить по двум направлениям: совершенствование узла резания для повышения жесткости и устойчивости пилы, а следовательно, и точности пиления; модернизация механизма привода пилы для увеличения надежности его работы. Рассмотрены некоторые технические решения по улучшению конструкции ленточно-пильного станка с криволинейными аэростатическими направляющими.

Приведены результаты теоретического моделирования, расчетов и экспериментальных исследований процесса резания при точении заготовок из конструкционных сталей сборными твердосплавными резцами, а также металлооптических элементов резцами из природных монокристаллических алмазов. Дано описание геометрических параметров инструмента, параметров сечения срезаемого слоя и характеристик резания.

В методических указаниях приведены факторы, влияющие на макрогеометрию (форму) поверхности детали при обработке на токарном станке, порядок выполнения и оформления лабораторной работы.

Представлены классификация и обозначения смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), используемых при обработке резанием металлов. Рассмотрены функциональные и эксплуатационные свойства, состав, области применения основных видов СОТС (жидких, твердых, газообразных и пластичных). Особое внимание уделено водным и масляным смазочно-охлаждающим жидкостям. Даны рекомендации по выбору СОТС.

Приведено описание методики ускоренного определения стойкостных зависимостей при точении. Методические указания рекомендованы студентам-бакалаврам, обучающимся по направлению 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» для выполнения лабораторной работе по учебной дисциплине «Тепловые процессы в технологических системах».

Приводятся полученные теоретически и подтвержденные экспериментально результаты исследований начальной жесткости вальцованных полосовых нерастянутых пил. Разработана математическая модель, позволяющая производить расчет начальной жесткости полосовых нерастянутых пил в целях обоснования расстояния между направляющими и параметров пил, обеспечивающих точное пиление древесины. Для проверки справедливости допущений, принятых при выполнении теоретических исследований, проведены эксперименты. Осуществлен анализ результатов исследований и сделаны следующие выводы: теоретические и экспериментальные значения начальной жесткости вальцованных полосовых пил практически совпадают (разница не более 2 %); жесткость вальцованной пилы при использовании теоретических данных превышает жесткость невальцованной пилы более чем на 80 %. Согласно технологическим режимам РПИ 6.1-00 «Подготовка рамных пил», для обеспечения требуемой точности пиления древесины начальная жесткость полосовой пилы должна быть не менее 60…70 Н/мм. Полученные результаты позволяют определить основные параметры нерастянутых полосовых пил, обеспечивающих это условие. Для цитирования: Прокофьев Г.Ф., Тюрин А.М., Кабакова М.Ю., Коваленко О.Л. Определение начальной жесткости вальцованных полосовых нерастянутых пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 143–150. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-143-150
The paper presents the results of studies of the initial stiffness of rolled strip unstretched saws; theoretically obtained and experimentally confirmed. A mathematical model, that allows calculating the initial stiffness of unstretched strip saws, has been developed in order to justify the distance between the guides and the saw parameters for precise sawing. Experiments were performed for verifying the validity of the assumptions made in carrying out the theoretical research. The analysis of the research results and the following conclusions are made: theoretical and experimental values of the initial stiffness of rolled strip saws practically coincide (the difference does not exceed 2 %); the stiffness of the rolled saw according to the theoretical data exceeds the stiffness of the non-rolled saw by more than 80 %. According to the technological modes of RPI 6.1-00 “Preparation of Frame Saws” to ensure the required accuracy of wood sawing, the initial stiffness of the strip saw should be at least 60–70 N/mm. The obtained results allow us to determine the main parameters of unstretched strip saws providing this condition. For citation: Prokofiev G.F., Tyurin A.M., Kabakova M.Yu., Kovalenko O.L. Determination of the Initial Stiffness of Unstretched Rolled Strip Saws. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 3, pp. 143–150. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-3-143-150

В качестве параметра контроля и прогнозирования работоспособности круглопильного оборудования предлагается использовать температуру нагрева дереворежущих круглых пил. В реальных условиях процесса лесопиления температуру режущего инструмента указанного типа станков можно измерять методом инфракрасного теплового контроля. Основной проблемой этого метода является высокая вероятность появления методической погрешности измерения, величина которой при определенных условиях делает его непригодным. Поэтому целью проведенного исследования являлось установление способа компенсации методической погрешности, снижающего разницу между инструментальной и фактической температурами до минимальных значений. Методическая погрешность при дистанционном измерении температуры радиационными пирометрами определяется точностью учета коэффициента теплового излучения объекта. Значение коэффициента теплового излучения зависит от многочисленных факторов, основные из которых – материал и температура объекта, а также температура окружающего пространства. При выполнении теоретических изысканий было установлено, что в справочных и методических источниках отсутст-вуют достоверные сведения о величине и характере изменения коэффициента излуче-ния инструментальных низколегированных сталей, применяемых для корпусов пил. Поэтому было принято решение о проведении эксперимента с использованием метода тепловой стимуляции. В результате эксперимента было установлено, что коэффициент теплового излучения корпусов круглых пил снижается при увеличении температуры нагрева от +30 до +100 оС и повышается при увеличении температуры рабочего пространства пил от +10 до +20 оС. Коэффициент теплового излучения для указанных температурных диапазонов при измерении пирометрами частичного излучения в спектре 8…14 мкм изменяется от 0,20 до 0,34. В ходе регрессионного анализа ре-зультатов эксперимента были установлены аналитические зависимости коэффициента теплового излучения от температуры нагрева и воздушной среды в зоне инфракрасного контроля для круглых пил, изготовленных из инструментальных сталей марок 9ХФ и 80CrV2. Применение регрессионных уравнений позволяет компенсировать методическую погрешность при радиационном температурном контроле на уровне, не превышающем 5 %. Они могут быть использованы при настройке пирометров частичного излучения для производства измерений.

Выход из строя пил из-за усталостных явлений – наиболее частая причина простоев ленточнопильных станков. Образование трещин в межзубовых впадинах пил при работе не только снижает производительность ленточнопильных станков, но и увеличивает затраты на приобретение и подготовку пил, создает опасность для обслуживающих станок работников. Большое влияние на усталостную прочность ленточных пил оказывают параметры межзубовых впадин, которые являются концентраторами напряжений. Для оценки прочности ленточных пил необходимо знать коэффициены концентрации напряжений в межзубовых впадинах ленточных пил от их изгиба на шкивах и натяжения. Знание этих коэффициентов позволяет определить эквивалентный коэффициент концентрации напряжений и рассчитать коэффициент запаса прочности пил. Ранее авторами были определены теоретический и действительный коэффициенты концентрации напряжений в межзубовых впадинах при изгибе ленточной пилы и коэффициент чувствительности материала пилы. В данной работе дано описание опытов по определению теоретического коэффициента концентрации напряжений при натяжении пилы. Образец ленточной пилы закрепляли в захватах универсальной испытательной машины TIME WDW 200E. Путем вертикального перемещения верхнего захвата производили натяжение образца пилы. На середине свободной длины образца были зафиксированы 5 тензорезисторов: один в непосредственной близости от межзубовой впадины, остальные на равных расстояниях по ширине образца пилы. Напряжения характеризовались величиной электрического напряжения в милливольтах, определяемого по вольтметру. Получен теоретический коэффициент концентрации напряжений при натяжении пилы, равный 1,62. При коэффициенте чувствительности материала (сталь 9ХФ) пилы, равном 0,85, определенного авторами ранее, действительный коэффициент концентрации напряжений в межзубовых впадинах при натяжении пилы составил 1,53

Методические указания предназначены для бакалавров и магистров направления «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

В материалах представлена методика исследования погрешности базирования при сверлении отверстий по кондуктору от постоянной и сменной базы.