Разработка процессов бесстружечного деления древесины мягких лиственных пород Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ БЕССТРУЖЕЧНОГО ДЕЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ МЯГКИХ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД

Ивановский В.П., Ивановский А.В. (ВГЛТА, г.Воронеж, РФ)

Results of long-term researches of authors on perfection of wood-cutting processes are resulted, namely: processes cutting wood of soft deciduous species with a substantiation of designs wood-cutting tools and cutting modes.

Модернизацию российской экономики планируется осуществить через внедрение в промышленность «прорывных» технологий. Одной из них, по нашему мнению, следует считать технологию бесстружечного резания и формообразования древесины.

Согласно последним представлениям деревообрабатывающей науки процессы бесстружечного деления древесины состоят из двух групп технологических операций: разрезание и штампование. Для разрезания плитных материалов процесс осуществляется с подпором срезка, внедрением и со свесом срезка. В части бесстружечного разрезания древесины выполнен анализ имеющихся конструкций режущих дисков, а для штампования -высечных и др. видов штампов.

Установлено в результате анализа известной технической литературы, что не только процесс разрезания дисками на промышленных частотах вращения не исследован, но до полного обоснования не обобщены сведения по штампованию древесины мягких лиственных пород. Были подобраны физические модели деформирования, наиболее адекватно описывающие взаимодействие пуансона с древесиной мягких лиственных пород при прямом и косом смятии. Реологическая модель О.Р. Дорняк наиболее полно отражает это взаимодействие с учетом влажности и пористости древесины.

На полученной зависимости деформаций в древесине от нагрузок и температуры при постоянном напряжении разница расчетных и экспериментальных значений коэффициентов деформативности меньше 5%. Эти коэффициенты были получены в последующих исследованиях экспериментально для древесины мягких лиственных пород.

Впервые для режущих инструментов были определены величины действующих напряжений. Установлено, что величина радиальных напряжений в несколько раз превышает величину тангенциальных по сечению диска. Так как режущий диск (впрочем как и любой другой режущий инструмент) при взаимодействии нагревается, то были определены температурные напряжения в приводном инструменте.

Подробно изучена кинематика процесса разрезания с определением критических частот вращения инструментов, получена зависимость скорости подачи от толщины заготовки. Разработана модель контактного взаимодействия инструмента с древесиной и впервые получена зависимость контактного давления между инструментом и древесиной от угла контакта, т.е.

толщина разрезаемых диском заготовок определяется наружным диаметром резания.

Предложены формулы для более точного определения силы резания, крутящего момента разрезания и штампования древесины мягких лиственных пород. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных стендах и на серийных позиционных деревообрабатывающих станках: круглопильном и универсально-фрезерном с постановкой активных и пассивных экспериментов.

Выполнен подробный анализ геометрических и микрогеометрических параметров режущих дисков и штампов. Разработана номограмма для выбора длины задней поверхности режущих элементов, оказывающих наибольшее влияние на трение в зоне резания. Установлена парадоксальная зависимость уменьшения температурного периода режущего диска при увеличении скорости резания, что дает возможность максимально интенсифицировать процесс резания. Проведена оптимизация углов поднутрения, также оказывающая сильное влияние на трение в зоне резания. Оптимальный угол бокового поднутрения с обеспечением достаточной прочности режущего инструмента составляет около 40 минут.

Конкретно разработано течение процессов бесстружечного деления древесины мягких лиственных пород в составе различных технологических операций. Разработан новый критерий оценки качества инструментов объединяющий 5 известных. Выполнена оценка качества штампованных изделий и срезков. Шероховатость обработанных поверхностей срезков сопоставима с лакированной. На 20-30% улучшилось качество штампованных изделий из древесины мягких лиственных пород.

Разработанные энергоэффективные конструкции режущих инструментов обладают реальной экономической эффективностью. На основе выполненных исследований бесстружечного деления древесины мягких лиственных пород даны рекомендации по интенсификации и традиционных процессов резания: пиления круглыми и ленточными пилами, пазовое фрезерование древесины мягких лиственных пород; выполняются исследования по созданию самозатачивающихся инструментов для деления и формообразования древесины мягких лиственных пород [1,2]. Новые дереворежущие инструменты внедрены в деревообрабатывающее производство и учебный процесс. В ВГЛТА разработана программа для расчета основных режимов резания древесины и получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

[3].

Литература

1. Ивановский, А.В. Новые инструменты для обработки мягколиственной древесины / А.В. Ивановский, В.П. Ивановский // Лесное хоз-во.-2010.-№3.-с. 47-48

2. Ивановский, А.В. Уточнение инженерных расчетов процессов деления мягколиственной древесины [Текст] / А.В. Ивановский, В.П. Ивановский // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - Новочеркасск.-2009. - №2.- с. 68-70

3. Ивановский, В.П. Приоритетные направления совершенствования процессов резания древесины [Текст] / В.П. Ивановский, А.В. Ивановский. // Современные технологические

процессы получения материалов и изделий из древесины : матер. междунар. научно-техн. конференции / ВГЛТА. - Воронеж, 2010. - с. 223-230