Материал: 4826

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
Модуль выбора режима резания

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт скорости

 

 

31

 

 

 

 

 

 

Расчёт скорости

 

Расчёт скорости

 

 

 

 

 

 

 

подачи по

 

 

 

 

 

 

 

 

подачи по

 

 

подачи по заданной

 

 

 

 

 

 

 

 

работоспособности

 

 

 

 

 

 

 

 

мощности резания

 

 

шероховатости

 

Например,

в

отношении

 

 

инструмента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

модуля

для

расчета

величин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прогнозирование

 

 

Расчёт мощности

 

мощности резания и скорости

 

Расчёт сил резания

 

качества

 

 

резания

 

 

 

 

обработки

 

 

 

 

подачи

(который

обычно

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9.12. Интерфейс модуля для выбора режима

используют

для

вычисления

 

 

 

резания

 

 

величин

мощности

привода

 

 

 

 

 

 

 

 

главного движения и скорости подачи, а также можно применить для определения загрузки установленных на станках двигателей) использовали

исходные данные: U – скорость движения подачи,

м/мин;

fп - площадь

поперечного сечения срезаемого слоя, мм2; а

общий

поправочный

 

 

 

 

 

попр

 

 

 

 

множитель; aср – средняя толщина срезаемого слоя, мм.

 

 

 

 

Табл. 9.4. Исходные данные расчёта мощности резания

 

 

 

Входные величины

Расчётные зависимости

 

Выходные данные

 

 

1

U

V 1C fп

U

 

 

 

 

 

2

fп

60

 

 

N К V1С , Вт

 

 

3

апопр.

K Ктабл. апопр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

аср.

КТ f (aср)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.9.13. Пользовательский интерфейс модуля для определения величины мощности резания

Интерфейс модуля для расчета мощности резания представлен на рис. 9.13.

В отношении модуля для расчета величин сил резания, который вычисляет касательную силу Fx, нормальную Fz, боковую Fy, силу Fs, действующую по направлению подачи, и силу Fn, действующую нормально к подаче (эти данные можно применить при проектировании режущего инструмента, механизма подачи, дереворежущего станка), использовались исходные данные, приведенные в табл.9.5.

Табл. 9.5. Исходные данные для расчёта сил резания

Входные величины

Расчётные зависимости

Выходные данные

1

N

 

 

 

 

2

Z

 

 

 

 

3

i

Zp

l

FN /Vср

4

Vср.

 

 

Fx(p.x.)=2Fxu

f (Z )

 

5

l

 

Fxср.=Fx(p.x.) /iZр

 

 

 

7

aср

m f (aср, ар) f ( )

Fzcp Fxcp m

8

 

FFm

 

 

 

9

aр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

N – мощность резания, Вт; Z – число

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

режущих элементов инструмента, шт.;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i – число установленных инструментов,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шт.; - угол резания, град; aр – рабочий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кинематический задний угол, град.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интерфейс

модуля

расчёта

сил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

резания представлен на рис. 9.14. По

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

данной программе можно также:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прогнозировать

качество

 

станочной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обработки

резанием

по

исходным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

условиям

обработки;

 

вычислять

 

Рис. 9.14. Пользовательский интерфейс

наибольшую

допустимую

величину

 

 

модуля для расчета величин сил резания

скорости

подачи,

 

исходя

из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

максимальной работоспособности режущего инструмента; рассчитывать

наибольшую допустимую величину скорости подачи по условию полного

использования заданной мощности движения главного привода; определять

наибольшую допустимую величину скорости подачи для получения в

дальнейшем необходимого уровня качества обработки.

 

 

 

 

 

 

Современные инженерные методики расчета резания древесины

базируются на результатах экспериментальных исследований. В качестве

основных справочных материалов используют результаты наиболее полных

авторитетных работ по конкретным процессам резания. Различие между

условиями расчета и условиями базового эксперимента учитывают путем

применения системы экспериментально установленных значений

поправочных множителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения поправочных множителей найдены по результатам

экспериментов. Варьированием на ЭВМ с помощью разработанных

алгоритмов и программы расчета интенсивных режимов деления древесины

для

удобства

пользователей

впервые

 

разработаны

номограммы

для

определения основных режимов резания древесины мягких лиственных

пород. Одна из номограмм приведена на рис. 9.16.

 

 

 

 

 

 

 

Исследованы

основные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

факторы,

 

определяющие

 

Шероховатость поверхности, Rm, мкм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эффективность

проведения

 

900

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

750

 

 

 

 

 

 

 

 

 

технологического

процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

деления

древесины

 

и

 

его

 

450

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оптимизации

с

применением

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭВМ

в

целях

минимизации

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

энергоемкости

процессов

 

 

 

0

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

1,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

резания

и

относительного

 

 

 

 

 

Подача на зуб, Uz, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

объема

образования

 

отходов

 

 

 

 

С разводом

 

С плющением

 

 

древесины.

 

Установлены

 

Рис. 9.15. Графики зависимости показателя

 

допустимые

значения

подачи

 

шероховатости обработанной поверхности от

на

 

зуб,

 

отвечающие

 

 

 

 

подачи на зуб

 

 

 

 

33

оптимальным режимам резания мягкой лиственной древесины (рис. 9.15).

 

 

Скорость подачи, м/мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,31

 

 

15

 

 

 

 

 

мм

 

10

2 0

 

 

 

 

зуб,

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,21

 

5

 

30

35

 

 

 

на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

40

45

 

0,11

 

 

 

 

 

50 55

Подача

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

.

181

 

 

 

 

 

 

 

шт

 

 

 

 

 

 

 

156

 

 

1500

 

 

 

пилы,

 

 

 

 

 

131

 

1000

2000

 

4500

 

 

 

 

 

106

 

 

 

 

 

 

 

зубьев

 

 

3000

6000

 

 

 

 

 

81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

Число

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частота вращения, об/мин

 

Рис. 9.16. Номограмма для определения режимов пиления круглыми пилами

По предлагаемым номограммам легко определить величины основных технологических параметров режимов проведения процессов деления и формообразования древесины мягких лиственных пород: показана оптимальная область по выбору скорости резания и рациональной скорости подачи при цилиндрическом фрезеровании, а также интенсивного режима деления древесины круглыми пилами.

Установлено, что оптимальная зона режимов при продольном делении древесины круглыми пилами и режущими дисками составляет от 0,3 до 1 мм. Практика показала неэффективность пил с зубьями одинакового профиля (с учетом оптимальных величин параметров инструментов для деления древесины различной плотности). Значительно большей производительности при той же потребляемой мощности можно добиться при использовании пил с комбинированными зубчатыми венцами с подрезающими зубьями.

Контрольные вопросы

1.Какова «объемная» формула расчета силы резания?

2.Из каких модулей состоит структурная схема программы расчета режима резания?

3.Что значит назначить рациональный режим резания древесины и древесных материалов?

34

4.Зависит ли шероховатость обработанной поверхности древесины от подачи на зуб?

5.Опишите как изменяется шероховатость обработанной поверхности для заданного процесса резания от скорости подачи, отметить какой из факторов оказывает наибольшее влияние на силу резания: порода древесины; влажность; толщина стружки; угловые характеристики инструмента; степень затупления инструмента?

Практическая работа №4

Исследование процесса обрабатываемости резанием древесины различных пород

Цель работы: изучить процесс пиления древесины различных пород на ленточном станке «Wood–Mizer» и дать оценку обрабатываемости древесины.

Теоретические положения и указания к выполнению

На процессе разрушения связей между частицами древесины сказывается концентрация напряжений в материале в зоне контакта режущей кромки и образца. Характер и величина концентрации возникающих напряжений предопределяется формой (профилем) и состоянием режущей кромки резца. Существенное влияние на характер разрушения материала оказывает также анизотропия древесины – ее волокнисто-слоистое строение. Наиболее ощутимо влияние волокон при продольном резании и резании в поперечном направлении в плоскости, перпендикулярной к волокнам. В обоих случаях разрушение древесины в значительной мере предопределяется направлением волокон. При резании же в поперечном направлении в плоскости, параллельной волокнам, в большей степени сказывается направление слоев древесины.

При движении резца передняя его грань, располагающаяся наклонно к плоскости резания, отгибает стружку, деформируя ее в различных направлениях и различными способами. Характер отгиба стружки зависит от ряда факторов: угла наклона передней грани к плоскости резания, состояния передней грани (ее шероховатости), направления волокон и слоев древесины. Стружкообразование, таким образом – сложный процесс, определяемый не только взаимодействием резца и образца, но и многими другими сопутствующими факторами. Виды и характер образования стружек в зависимости от сопутствующих стружкообразованию условий резания лучше всего проследить по отдельным стадиям самого процесса стружкообразования – его кинограмме.

Первая, начальная стадия стружкообразования одинакова для всех видов резания и не зависит от анизотропии древесины. Для этой стадии начального внедрения резца в древесину характерно упруго-пластическое ее деформирование. Проследим развитие отдельных фаз этой стадии. При этом

35

рассмотрим развитие нормальных напряжений в материале образца в двух направлениях: в направлении движения резца V и в направлении,

перпендикулярном ему и режущей кромке V .

Начинается стадия с касания резца и материала образца. В этой фазе (фаза а, рис. 10.1) напряжений в материале от воздействия резца еще нет.

Рисунок 10.1. Диаграмма нормальных напряжений отдельных фаз внедрения резца в древесину: а – в период касания; б – при упругом деформировании; в – при упругопластическом деформировании; г – при разрушении поверхностного слоя материала

Вторая фаза б характеризуется появлением нормальных напряжений сжатия V и нормальных напряжений растяжения V и вызванных этими

напряжениями упругих деформаций. Развитие упругих деформаций происходит до тех пор, пока не будет пройден предел упругости как в