CC BY
33
Лiтература
1. Яцюк А.И. Новый способ механической обработки древесины. - Львов: Выща шк. -1975. - 246 с.
2. Заяць 1.М. Обробка деревини та деревинних матерiалiв абразивами. - Львiв: Атлас, 2001. - 216 с. _
УДК:674.05.055 Доц. М.1. Пилипчук, канд. техн. наук;
студ. Р.Р. Климаш - УкрДЛТУ
П1ДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТ1 РОЗПИЛЮВАННЯ КОЛОД НА ГОРИЗОНТАЛЬНОМУ СТР1ЧКОПИЛКОВОМУ ВЕРСТАТ1
Для зменшення хвилястостi пропилу, внаслiдок неоднорщносп твердостi деревини по довжиш площини рiзання, розроблено cnoci6 автоматичного регулювання швидкостi подачi колоди тд час пиляння залежно вiд сили струму на двигуш меха-шзму рiзання.
Ключов1 слова: точнiсть, пропил, дошка, верстат, схема керування.
Doc. M.I. Pylypchuk, R.R. Klymach - USUFWT
Increase of exactness of sawing of logs on a horizontal band-antheriferous machine-tool
For diminishing of waviness of saw notch, as a result of heterogeneity of hardness of wood on length of plane of shearing, the method of self-adjustment of speed of serve of log is developed in the process of that saws depending on strength of current on the engine of mechanism of shearing.
Keywords: exactness, saw notch, board, machine-tool, chart, management.
1. Актуальшсть проблеми
На сучасному етат розвитку деревообробного виробництва бшьшють малих шдприемств Украши використовують для розпилювання колод на дошки горизонтальш стр1чкопилков1 верстати, що замшюють вертикальш ль сопильш рами. Ц верстати, не дивлячись на пор1вняно невисоку продуктив-шсть, позитивно зарекомендували себе завдяки наступним перевагам:
• простота конструкцп;
• мобшьтсть;
• щдиввдуальний розкрш;
• мшмальна ширина пропилу.
Бшьшють горизонтальних стр1чковопилкових верстат1в, як експлу-атуються у деревообробнш галуз^ е вггчизняного виробництва, зокрема таких ф1рм-виробниюв, як "Ясень", "Паш Галщя", "Астра", "Технолю", "Кодо-ла" та шш. Досить поширеними е верстати модел1 СКТП505 (ПП "Паш Галь щя"), як виготовляють з 2001 року i працюють уже майже на 30-ти деревооб-робних тдприемствах Украши.
Одним iз основних показникiв оцшки ефективно! роботи горизонтального стрiчкопилкового верстата е якiсть виготовлених дощок. Згiдно з ддачи-ми стандартами [1, 2] дошки подшяються за яюстю деревини та виготовлен-ня на п'ять сортiв - вiдбiрковий, I, II, Ill, IV. Яюсть виготовлення дощок ха-рактеризуеться такими показниками, як шорстюсть оброблено! поверхш, не-
паралельшсть пластей, хвилястiсть, вириви, риски. Величини показниюв якостi оброблення допускаються в межах похибок номшальних розмiрiв пи-ломатерiалiв, тобто в межах рiзнотовщинностi дощок. Так, для товщини до-щок 40.. .100 мм допустима похибка сор^в високо! якостi (вiдбiркового, I i II) знаходиться в межах ±2 мм. Слщ також враховувати, що цi похибки встанов-леш для сухих пиломатерiалiв (коли волопсть не перевищуе 22 %), а коли дошки мають бiльшу волопсть (що характерно для умов пиляння деревини у виглядi колод), то допустимi значення похибок згщно з даними [1] зменшеш у два рази. Тобто, вщхилення товщини, згаданих вище номiнальних розмiрiв дощок, не повинш перевищувати ±1 мм. Саме така точшсть, стосовно рiзно-товщинност дощок, повинна забезпечуватись пiд час розпилювання колод на горизонтальних стрiчковопилкових верстатах.
Розпилювання колод на дошки е початковою операщею технолопчно-го процесу механiчного оброблення деревини, тому точшсть товщини дощок визначае вщсоток корисного виходу деревини внаслщок величини припусюв на наступних операцiях мехашчного оброблення заготiвок. Тому досягнення високо! точностi виготовлення дощок у сучасних умовах е важливим завдан-ням для виробничниюв з точки зору економи сировини та енергоресурсiв.
Слщ вщзначити, що на сьогоднi вщсутш данi результатiв теоретичних та експериментальних дослiджень точностi розпилювання колод на горизонтальних стрiчкопилкових верстатах [3], як б дали змогу обгрунтувати норма-тивнi значення показникiв технолопчно! та геометрично! точностi верстатiв вггчизняних виробникiв. Вiдповiдно зрозумiлим е те, чому у техтчнш доку-ментаци [4] вiдсутня iнформацiя про показники технолопчно! та геометрично!' точност горизонтальних стрiчкопилкових верстатiв.
На основi вищенаведеного, вважаемо актуальним i необхщним прове-дення дослiджень точности розпилювання колод на горизонтальних с^чкопил-кових верстатах, з метою визначення !х фактичного рiвня точностi, основних факторiв впливу на точнiсть оброблення та розроблення способiв !! пiдвищення.
2. Результати дослщжень
Експериментальнi дослiдження фактично! технолопчно! точностi розпилювання колод на дошки виконувались в умовах виробництва фiрми "Грь фон" на верстав СКТП505-2 (рис. 1), який експлуатуеться на даному шд-приемствi з 2003 року.
Умови процесу пиляння дощок шд час проведення дослщжень вщпо-вiдали робочому режиму роботи верстата, а саме:
• колоди породи сосни д1аметром 400.. .500 мм, довжиною - 4100 мм;
• номшальт розм1ри дощок: 16, 32, 40, 50 мм;
• параметри пилки: 4000x50x1,1 мм;
• кутов1 1 лшшт розм1ри р1зально! частини пилки: у = 6,5 в = 50 а = 33,5
8 = 83,5°; Ь1 = 0,55 мм; I = 22,2 мм; к = 5,1 мм;
• спос1б розводу зуб1в пилки - через один нерозведений;
• режим р1зання:
■ швидюсть р1зання V = 32 м/с;
■ швидюсть подач1 Vs = 0,8.2,2 м/хв;
■ охолодження пилки водою.
Рис. 1. Загальний вигляд верстата СКТП505-2
Методика зам1р1в р1знотовщинност1 виготовлених дощок розробля-лась на основ1 вимог держстандарту [5], що встановлюе методи контролю якост дощок. Зам1ри виконувались на п'яти дошках однаково! номшально! товщини 40 мм у 20-ти точках, розмщених з двох боюв р1вном1рно по дов-жиш кожно! дошки через 400 мм. Вим1рювання товщини дощок виконувались за допомогою штангенциркуля з точшстю до 0,05 мм. Об'ем виб1рки да-них зам1р1в N = 100.
Статистичне оброблення результата вим1рювання виконувалось за допомогою спещально розроблено! програми на ЕОМ '^аНосЬ.Г', яка забез-печуе визначення статистичних показниюв, класу точност верстата, квалгте-ту точност обробленого розм1ру (товщини дощок) та встановлення закону розподшу похибки розм1ру.
Фрагмент результата статистичного оброблення експериментальних даних на ЕОМ представлено на рис. 2. На основ! статистичного оброблення виб1рки даних р1знотовщинност1 дощок встановлено:
• середнш розм1р товщини 42,60 мм;
• квалгтет оброблення розм1ру - 18;
• клас точност верстата - 4 (низький);
• закон розпод1лу похибок - нормальний;
• поле розсшвання розм1ру - ±3,74 мм.
Законом1ршсть нормального розподшу похибок товщини дощок дае змогу стверджувати, що кшьюсть виготовлених дощок на верстав в межах допуску ±1,0 мм становить 25 % вщ загального об'ему виробництва.
На основ1 анал1зу характеру змши р1знотовщинност1 по довжиш дошки встановлено, що основним фактором впливу на перюдичшсть його змши е неоднорщшсть структури деревини в площиш р1зання. До названо! неодно-рщносл можна вщнести наявшсть сучюв, збшьшення твердост деревини вщ крони до коренево! частини колоди, а також взаеморозмщення р1чних кшець у площиш р1зання. Слщ також вщзначити, що неоднорщшсть структури деревини е постшним фактором, 1з випадковим характером змши. Спрогнозува-ти випадковють змши неоднорщност структури деревини можна через змшу
!! твердосл, яка впливае на силу рiзання. Змiна сили рiзання шд час пиляння однiе! дошки фшсуеться показами сили струму амперметра, що розмщений на пультi керування, i вiдповiдала характеру змiни даного фактору.
0,35
0 -1-1-г-1-1-
39,89286 40,77857 41,66429 42,55 43,43571 44,32143 45,20714 Рис. 2. Фрагментрезультат1в статистичного оброблення даних
рiзнотовщинностi дощок
Вхгднг данг
40,5 40,4 40,8 40,55 41,65 41,6 41,7 41,75 43,05 44,9
41,1 39,45 41,8 39,75 41,05 41,8 42,45 41,5 41,7 45,15
42,35 41,65 42,2 41,35 41,85 41,5 43,05 42,2 42,9 45,5
43,2 39,6 43,75 41,1 42,05 41,35 42,75 42,6 43,3 45,65
42,9 41,15 42,9 42 41,95 42 41,85 42,3 43,75 45,55
43,85 41,55 43,25 43,15 42,4 42,05 42,9 41,55 43,05 45,35
42,7 42,95 42,05 43 42,55 42,3 41,2 42,45 43,35 45,1
42,95 43 42,6 43,05 42,35 41,5 42,6 42,8 42,05 44,75
42,6 43,25 42,7 43,25 42,55 42,45 43,15 42,65 45,15 44,6
43,25 43,3 43 43,28 42,7 42,6 43,65 41,55 44,65 44,5
Середне значения (А) = 42,581
Мат. спод1вання (М) = 42,568
Диспершя = 1,2461
Перев1рка нормальности
Асиметр1я = 0,3154
Ексцес = 0,666
1-ий критерш -- Умова виконуеться
2-ий критерш -- Умова виконуеться
Для того, щоб силу струму утримувати постшною, незалежно вщ змь ни твердост деревини, необхщно регулювати швидюсть подач^ бо саме швидюсть подачi е основним режимним фактором, що впливае на величину сили рiзання. На верстав забезпечуеться плавне регулювання швидкост по-дачi колоди електродвигуном постшного струму, проте настроювання швид-
кост1 подач1 здшснюеться в межах циклу розпилювання однш колоди, але не в межах одше! дошки.
На основ! виконаних дослщжень можна зробити висновок, що для зменшення хвилястосп пропилу необхщно розробити споЫб автоматичного регулювання швидкост подач! шд час процесу р1зання одше! дошки.
3. Спос1б п1двищення точност1 розпилювання колод на дошки
Для забезпечення автоматичного регулювання швидкост подач! за-лежно вщ змши твердост деревини на довжиш поверхш р1зання одше! дошки пропонуеться вдосконалити електричну схему верстата на основ! застосу-вання блоку частотного керування (БЧК) (рис. 3).
Рис. 3. Електрична схема верстата
У данш схем! струм, що протжае у фазах А, В, С, живить двигун приводу р1зання. БЧК шд'еднуеться до одше! з фаз через трансформатор, а також вш з'еднаний ¿з двигуном приводу подач!. Коли збшьшуеться сила р1зання, яка зумовлена змшою твердост деревини, то, вщповщно, збшьшуеться на-вантаження на вала двигуна приводу р1зання 1, якщо частота обертання вала незмшна, то зростае сила струму, що живить двигун. БЧК миттево фжсуе цю змшу сили струму 1 забезпечуе зменшення частоти обертання вала двигуна приводу подач! до попередньо встановленого значення сили струму.
Таким чином, завдяки БЧК, забезпечуеться постшна змша швидкост подач! в процес формування одного пропилу залежно вщ змши твердост де-
ревини. Такий cnoci6 регулювання швидкост подачi забезпечуе стабiльнiсть сили pi3aHM пiд час пиляння однакове навантаження на рiзальний шстру-мент (пилку), завдяки чому виключаеться як наслщок його вiбрування i, тим самим, забезпечуеться зменшення хвилястостi пропилу.
БЧК виготовляються зарубiжними фiрмами, Shneider Electric, Mitsybis-hi Electric, Toshiba, Siemens, ABB, а також вiтчизняними [6] з рiзними техшч-ними характеристиками i е доступними для придбання стосовно 1х вартостi.
Висновки
1. На основi результатiв експериментальних дослщжень встановлено, що рiзнотовщиннiсть дощок, як виготовляються на горизонтальному стрiчкопилковому верстав СКТП505-2, знаходиться в межах ±3,74 мм i перевищуе допустиме значення (±1,0 мм) майже в три рази.
2. Внаслщок аналiзу рiзнотовщинностi дощок по ix довжинi встановлено, що найбшьший вплив на величину хвилястост пропилу здiйснюе неоднорщшсть структури деревини в площинi рiзання, яка вщзна-чаеться вiдповiдною змшою твердостi деревини.
3. Для зменшення хвилястост пропилу, внаслiдок неоднорiдностi твер-достi деревини по довжинi площини рiзання, розроблено спосiб автоматичного регулювання за допомогою БЧК швидкост подачi колоди пiд час пиляння залежно вiд сили струму на двигуш меxанiзму рiзання.
Л1тература
1. ГОСТ 8486-86. Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия.
2. ГОСТ 24454-80. Пиломатериалы хвойных пород. Размеры.
3. Пилипчук МЛ. Основш напрямки розвитку теори точност мехашчного оброблен-ня деревини та деревних матер1ал1в// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 15.1. - С. 165 -170.
4. Стр1чкопилковий верстат з консольно-телескотчним поворотним пилковим су-портом СКТП505-2. Паспорт i кер1вництво з монтажу та експлуатаци. - Льв1в, 2000. - 25 с.
5. ГОСТ 6564-84. Пиломатериалы и заготовки. Правила приемки, методы контроля, маркировка и транспортирование.
6. Перетворювач1 частоти Р1МАС. Тнструкщя з експлуатаци, 2005. - 21 с.
