MIME-Version: 1.0 Content-Type: multipart/related; boundary="----=_NextPart_01CA3C62.FF9CAD00" Данный документ является веб-страницей в одном файле, также называемой файлом веб-архива. Если вы видите это сообщение, значит, данный обозреватель или редактор не поддерживает файлы веб-архива. Загрузите обозреватель, поддерживающий веб-архивы, например Windows® Internet Explorer®. ------=_NextPart_01CA3C62.FF9CAD00 Content-Location: file:///C:/54F41656/3Glebov.htm Content-Transfer-Encoding: quoted-printable Content-Type: text/html; charset="us-ascii"
И.Т.
Глебов (УГЛТ=
1059;,
г.
Екатеринбуl=
8;г,
РФ) GIT5@yandex.ru
<=
span
style=3D'font-size:14.0pt;line-height:115%;text-transform:uppercase'>С=
;овременные
мето&=
#1076;ы
расч&=
#1077;та
режи&=
#1084;ов
реза&=
#1085;ия =
дре&=
#1074;есины
=
MODERN METHODS OF CALCULATION OF MODES OF CUTTING =
OF
WOOD
Теор=
080;ей
резания
древесины
разработанl=
6;
несколько
расчетных
методов,
позволяющиm=
3;
определять
мощность и
силы резани=
03;,
скорости
подач.
Основные
методы след
=
91;ющие:
–
метод,
использующl=
0;й
уравнения
регрессии;
–
метод,
использующl=
0;й
эмпирическl=
0;е
степенные
формулы;
– мет=
1086;д
использоваl=
5;ия
объемной фо
=
88;мулы;
– мет=
1086;д
использоваl=
5;ия
табличной
силы;
–
метод А.Л.
Бершадскогl=
6;;
–
аналитичесl=
2;ий.
Расс=
084;отрим
эти
расчетные
методы
подробнее,
попытаемся
установить
их достоинс
=
90;ва
и недостатк
=
80;,
дадим
рекомендацl=
0;и
по их
использоваl=
5;ию.
Метод,
использующl=
0;й
уравнения
регрессии.=
Одни=
1084;
из результа
=
90;ов
научно-иссл
=
77;довательск=
1080;х
работ служа
=
90;
уравнения
регрессии, к=
086;торые
отражают
влияние пер
=
77;менных
факторов
режима
резания на м=
086;щность
или силу
резания. Так,
например, в и=
1089;следовател=
ьской
работе
Гриневича С=
;.А.
по
фрезерованl=
0;ю
кромок фане
=
88;ы
приведено
уравнение р
=
77;грессии
для мощност
=
80;
резания, Вт [1]:
(1)
где а
– толщина
срезаемого
слоя (0,15…0,45 мм); V –
скорость
главного
движения (20…50
м/с); t –
глубина
фрезерованl=
0;я
(1,5…4,5 мм); d
– угол резан=
080;я
(50…70 град.).
Пример 1.
Определить
мощность на
фрезе при
следующем
режиме
резания: а =3D
Адек=
074;атность
уравнений к
=
86;рреляции
может быть м=
072;тематическ&=
#1080;
рассчитана.
Точность
уравнений
может быть
достаточно
большой, а
расчет
нетрудоемкl=
0;м.
Однако пара
=
84;етры
режима
резания
должны
находиться
=
74; узком
диапазоне и
не выходить
за пределы, д=
1083;я
которых
уравнение
написано. Ес=
083;и,
например,
изменить
диаметр
фрезы, то изм=
1077;нится
длина дуги
контакта
лезвий с заг=
086;товкой,
изменится
сила резани=
03;,
а
предложеннl=
6;е
уравнение
корреляции
это
изменение н
=
77;
учитывает.
Результаты
расчета
будут
отличаться
=
86;т
фактическиm=
3;.
И так во всем.
Итак, уравне=
085;ия
корреляции
можно
использоваm=
0;ь
при выполне
=
85;ии
расчетов в
случае, если =
1087;араметры
режима
резания не
выходят за
пределы, учт=
077;нные
уравнением.
Расчетный
метод,
использующl=
0;й
эмпирическl=
0;е
степенные ф
=
86;рмулы.
Эмпирическl=
0;е
формулы не
вытекают
органическl=
0;
из закономе
=
88;ностей
процесса
резания
древесины.
Они
составляютl=
9;я
при
математичеl=
9;кой
обработке
результатоk=
4;
эксперименm=
0;ов,
которые при
различных
способах
обработки
могут быть
трансформиl=
8;ованы
в различные
формулы.
Наиболее
часто
составляютl=
9;я
формулы сте
=
87;енного
типа. Они
широко
рекомендуюm=
0;ся
кафедрой
станков и
инструментl=
6;в
Санкт-Петер
=
73;ургской
лесотехничk=
7;ской
академии [2, 3].
Прак=
090;ически
для каждого
вида
обработки д
=
88;евесины
(пиление рам=
085;ыми,
ленточными
=
80;
круглыми
пилами,
фрезерованl=
0;е
и др.) предлож&=
#1077;ны
степенные
формулы.
Например, пр=
080;
пилении
древесины н
=
72;
лесопильноl=
1;
раме средня=
03;
сила резани=
03;
в расчете на
одну пилу с
разведенныl=
4;и
зубьями
может быть
найдена по
формуле, Н:
, =
&nb=
sp;
(2)
где z
– число
зубьев,
находящихсn=
3;
в пропиле; Sz
– подача на
зуб, мм; =
t – выс&=
#1086;та
пропила, см; d – угол
резания
зубьев, град.; =
b – шир=
080;на
пропила, мм; g0 – пло&=
#1090;ность
древесины,
г/см3; ρ –
радиус
закруглениn=
3;
режущих
кромок зубь
=
77;в,
мкм; y
– угол
встречи с
годовыми
кольцами (ха=
088;актеризует
положение
пилы
относительl=
5;о
центра пост
=
72;ва),
град.
Прим=
077;нение
этой формул
=
99;
возможно
только для
условий, для
которых она
составлена:
влажность
древесины w =3D 60…80%;
подача на зу=
073;
Sz =3D <=
/span>0,2…1,8 мм;
высота
пропила t =3D16…40 см; =
угол
резания d =
=3D 60…80°;
радиус закр
=
91;гления
режущей
кромки ρ =
=3D 18…80
мкм; ширина
пропила b =3D2,2…3,0 мм; пло=
1090;ность
древесины g0 =3D 0,4…0,9
г/см3; угол
встречи с го=
076;овыми
кольцами y =3D20…90°.
Пример 2.
Определить
=
79;начение
касательноl=
1;
силы резани=
03;
на одной
рамной пиле
при
следующем
режиме
пиления: при
шаге зубьев
пилы t=
079; =3D=
32
мм и высоте
пропила t =3D
Форм=
091;ла
охватывает
=
76;остаточно
широкий
диапазон
параметров
=
88;ежимов
резания,
расчеты по
ней
нетрудоемкl=
0;е.
Однако по
степенной ф
=
86;рмуле
невозможно
решение обр
=
72;тной
задачи,
невозможен
поиск
рациональнl=
6;го
режима
резания,
удовлетворn=
3;ющего
критериям п
=
86;
шероховатоl=
9;ти,
производитk=
7;льности,
энергоемкоl=
9;ти,
себестоимоl=
9;ти
и др.
Этот
метод
расчета
удобен на
стадии
проектных
работ, при
выборе раци
=
86;нального
варианта из
множества
вариантов.
Метод испоl=
3;ьзования
объемной
формулы. В
основу
метода поло
=
78;ено
определениk=
7;
понятия
удельной
работы
резания, как
работы, необ=
093;одимой
для
превращениn=
3; в
стружку дре
=
74;есины
объемом 1 см3.
Если значен
=
80;е
удельной
работы
резания К
помножить н
=
72;
секундный
объем древе
=
89;ины,
превращаемl=
6;й
в стружку ,
то получитс=
03;
мощность, за=
090;рачиваемая
на резание:
Для
станков с
непрерывноl=
1;
подачей
заготовок
(продольно-ф=
088;езерных,
круглопильl=
5;ых,
ленточнопиl=
3;ьных,
лесопильныm=
3;
рам и др.)
мощность на
резание
можно найти
по объемной
формуле, кВт
, =
&nb=
sp;
(3)
где К – удельная работа резания, Дж/см3, количествеl= 5;но равная удельной силе резани= 03; Fуд, Мпа; b – ширина фрезерованl= 0;я или ширина пропила, мм; t – глубина фрезерованl= 0;я или высота пропила, мм; Vs – сl= 2;орость подачи, м/мин.<= o:p>
Расч=
077;тный
метод приме
=
85;яется
с 40-х годов
прошлого
столетия [4, 5] и
применяетсn=
3;
часто. Он
позволяет
решать
прямые и
обратные за
=
76;ачи,
не слишком
трудоемок.
Уязв=
080;мость
расчетного
метода
заключаетсn=
3;
в
определениl=
0;
значения
удельной ра
=
73;оты
резания К, входящеl=
1;
в формулу (3).
Для этого по=
083;ьзуются
эксперименm=
0;альными
данными для
заданного
вида
обработки
древесины,
представлеl=
5;ными
в таблицах
или номогра
=
84;мах.
Найденное
таким образ
=
86;м
значение К называют
условно
табличным и
обозначают Кт. Т=
абличное
значение Кт
получено дл=
03;
конкретных
условий рез
=
72;ния,
и чтобы расп=
088;остранить
его на други=
077;
условия
используют
поправочныk=
7;
коэффициенm=
0;ы
на влажност=
00;,
на породу,
скорость
главного
движения,
затупление
лезвий и т.д.
Значения
поправочныm=
3;
коэффициенm=
0;ов
берут из
справочных
таблиц.
С учетом
сказанного
объемная
формула
получает ви
=
76;
=
&nb=
sp; =
(4)
Пример 3.
Определить
значение
касательноl=
1;
силы резани=
03;
на одной
рамной пиле
при режиме
пиления по
примеру 2.
Решение. Для
решения
задачи
необходимы
дополнителn=
0;ные
данные:
частота вра
=
97;ения
коленчатогl=
6;
вала n =3D360 мин=
-1,
скорость
главного дв
=
80;жения
V =3D 8,4 м/с.
Скорость по
=
76;ачи
Vs =3D 11,0
м/мин, порода
древесины
ель
влажностью w 60%
плотностью 0,5
г/см3.
Поправочныk=
7;
коэффициенm=
0;ы
=3D0,95, =3D1,4; Табличн=
ое
значение по (6,
с.99) Кт
=3D 54,5 Дж/см3.
=
044;ля
рамного
пиления
формулу (4)
запишем так:
=3D 6,38 кВт.
Окру=
078;ная
касательнаn=
3;
сила резани=
03;
на пиле
=3D1000∙6,38/8,4=3D 759,4 Н, (в
примере 2 Fx =3D 1085,9
Н).
Таки=
084;
образом,
введение
дополнителn=
0;ной
информации,
которая пот
=
88;ебовалась
для решения
задачи,
привело к но=
074;ому
результату.
Расч=
077;тный
метод по
объемной
формуле не
обладает
гибкостью, н=
077;
позволяет
почувствовk=
2;ть
физическую
=
89;ущность
процесса
резания, не о=
1090;ражает
взаимосвязn=
0;
и взаимозав
=
80;симость
факторов
процесса
резания. Рас=
095;етный
метод
малопригодk=
7;н
для анализа
процесса
резания как
технологичk=
7;ской
системы. Поп=
088;авочные
коэффициенm=
0;ы
представляn=
2;т
собой фикси
=
88;ованный
набор
значений, не
отражающий
взаимозавиl=
9;имость
и не учитыва=
102;щий
в полной мер=
077;
параметры
процесса
резания. Так,
например, ко=
101;ффициент
затупления для
стального
лезвия принимае&=
#1090;ся
по таблице [6] в=
; зависимост=
080;
от
продолжитеl=
3;ьности
работы
лезвия и угл=
072;
встречи. Есл=
080;
материал
лезвия,
порода
обрабатываk=
7;мой
древесины
или
влажность
древесины и
=
79;менились,
то нужны
новые
справочные
таблицы для
определениn=
3;
коэффициенm=
0;а
затупления. =
044;ля
пользованиn=
3;
методом над
=
86;
иметь больш
=
86;й
набор справ
=
86;чных
таблиц, что
делает его
громоздким.
Табл=
080;чное
значение Кт
принимаетсn=
3;
по
эксперименm=
0;альным
данным, прив=
077;денным
Ф.М. Манжосом &=
#1076;ля
расчета
процесса пи
=
83;ения
рамными пил
=
72;ми
[6, с. 99], круглыми
пилами [6, с. 127],
цилиндричеl=
9;кого
фрезерованl=
0;я[6,
с. 236].
Метод испоl=
3;ьзования
табличной
силы. Метод
основан на
использоваl=
5;ии
табличной
силы,
которую
принимают
для
различных
видов обраб
=
86;тки
древесины п
=
86;
таблицам.
Отклонение
заданного
режима
резания от
табличного
учитывают
поправочныl=
4;и
коэффициенm=
0;ами.
Тогда расче
=
90;ная
касательнаn=
3;
сила резани=
03;
находится п
=
86;
формуле
. =
&nb=
sp; =
(5)
Мето=
076;
табличной
силы мало че=
084;
отличается
=
86;т
метода
использоваl=
5;ия
объемной
формулы и
обладает
теми же
достоинствk=
2;ми
и недостатк
=
72;ми.
В обоих
методах
используютl=
9;я
одни и те же
справочные
таблицы, одн=
080;
и те же
поправочныk=
7;
коэффициенm=
0;ы.
При решении
прямых и
обратных за
=
76;ач
эти методы
объединяют.
Метод А.Л.
Бершадскогl=
6;. Мето&=
#1076;
создан в 60-х
годах
прошлого ст
=
86;летия
на базе
общего зако
=
85;а
резания
древесины. В
последние
годы он неск=
086;лько
модернизирl=
6;ван,
в нем
используютl=
9;я
поправочныk=
7;
коэффициенm=
0;ы,
эксперименm=
0;альные
данные,
аналитичесl=
2;ие
зависимостl=
0;,
метод стал
универсальl=
5;ым,
пригодным
для решения
прямых и обр=
072;тных
задач, а такж=
1077;
для системн
=
86;го
анализа
процесса
резания. По
сравнению с
другими мет
=
86;дами
расчетный
метод А.Л.
Бершадскогl=
6;
более
трудоемкий,
но пригодны
=
81;
для решения
любых задач.
Современныl=
1;
метод А.Л. Бер&=
#1096;адского
характеризm=
1;ется
следующими
=
86;собенностя=
1084;и.
1. В
результате
обработки
эксперименm=
0;альных
значений
удельной
работы
резания,
полученных
=
74;
исследоватk=
7;льских
работах Ф.М.
Манжоса, М.М.
Козела, И.С. Ку=
геля
(фрезерован
=
80;е,
1956-1960 гг.) и А.А.
Смирнова
(пиление,
;
. (6)
Зk=
6;есь
=
d
подставляn=
2;т
в град., V'–
в м/с.
Кроме того,
е=
089;ли
V =
£ 50 м/с, т=
086; V' =3D (90-V),
иначе
V' =3D =
span>V.
Обрабаты&=
#1074;ая
эксперименm=
0;альные
данные, полу=
095;енные
в современн
=
99;х
условиях, ме=
090;одом
А.Л.
Бершадскогl=
6;,
можно
получить
новые, более
точные, выра=
078;ения
для расчета р и k.
2. Для
случая
срезания
микрослоев (а =
£
<=
sub> =
&nb=
sp;
(7)
где l –
коэффициенm=
0;: ; где rо – нач&=
#1072;льный
радиус закр
=
91;гления
режущей
кромки, мм.
Единична&=
#1103;
касательнаn=
3;
сила резани=
03;,
действующаn=
3;
по задней по=
074;ерхности
лезвия, Н:
<=
sub> =
&nb=
sp; =
(8)
где , мм.
3.
Коэффициенm=
0;
затупления
=
83;езвия
находится п
=
86;
формуле
<=
sub> =
&nb=
sp; =
(9)
Режу=
097;ая
кромка
лезвия
объединяет
переднюю и
заднюю
поверхностl=
0;
в единое лез=
074;ие,
поэтому
коэффициенm=
0;
затупления
режущей
кромки
отражает
взаимовлияl=
5;ие
параметров
по передней
грани (k) и
задней гран
=
80;
(р).
4. Для
учета
неучтенных
параметров
режима реза
=
85;ия
в расчетном
методе можн
=
86;
использоваm=
0;ь
поправочныk=
7;
коэффициенm=
0;ы
на породу, вл=
1072;жность,
пиление
встречное
или попутно
=
77;.
Тогда для пр=
086;дольного
пиления
круглыми
пилами,
например, уд=
077;льную
силу резани=
03;
при ас
³
, =
&nb=
sp;
(10)
где ап –
коэффициенm=
0;
учета пород
=
99;
древесины;
аw
–
коэффициенm=
0;
учета
влажности;
=
ав –
коэффициенm=
0;
вида пилени=
03;
(встречное ав =3D 1,
попутное ав =3D 1,1);
=
ar –
коэффициенm=
0;
затупления.
5. Ан=
1072;лизируя
эпюру
нормальных
давлений на =
083;езвие,
можно сдела
=
90;ь
вывод, что ед=
1080;ничную
силу F=
xп
по передней
грани для
срезаемого
макрослоя
можно найти
как сумму
площадей
слоев эпюры
по выражени=
02;
[7]:
=
&nb=
sp;
Fx=
п=3D 0,1kм + k(a – 0,1). =
&nb=
sp;
Ноl=
8;мальную
(радиальную)
составляющm=
1;ю
силы резани=
03; можно
найти по
уравнению:
Fzn =3D
Fxn tg(90° – d –=
; j) =3D
0,1 kм tg(90° – dм
– =
jм) +k(a – 0,1) tg=
(90° – d –=
; j),
где d
–
угол
резания;
=
=
j – угол
трения;
коэффициенm=
0;
трения
скольжения
стружки по
передней по
=
74;ерхности
=
m =3D=
tgj.
Окl=
6;ло
режущей
кромки угол
резания dм
непрерывно
изменяется:
=
d =
£ dм =
£ 90=
°. В
зоне
высокого
давления
коэффициенm=
0; трения
убывает до
минимальноk=
5;о
значения m =3D 0,18 (уго=
;л
трения j1 @10=
°). При dм =3D
90°– jм
первое
слагаемое
уравнения
нормальной
силы равно
нулю, а в диап&=
#1072;зоне dм =3D (90°=
span>– jм) =
± jм
нормальная
сила в
микрослое
тоже равна н=
091;лю.
Поэтому
ввиду
малости
первым сла
=
75;аемым
нормальной
силы можно
пренебречь.
Тогда при а
³
=
&nb=
sp;
Fz=
n =3D k(a–0,1) tg (90° – d – j), =
&nb=
sp;
(11)
при а
<
6. Пр=
1080;
решении
обратной
задачи
сначала
находится
значение па
=
88;аметра
где – сила
резания
одним зубом
режущего
инструментk=
2;,
Н; – поправо=
чные
коэффициенm=
0;ы
на породу и
влажность
соответствk=
7;нно;
– ширина
срезаемого
слоя, мм; , Н.
Если
значение , то
дальнейший
расчет
следует
вести по ура=
074;нениям
для макросл
=
86;ев,
при , – по урав
=
85;ениям
для
микрослоев.
Для
микрослоев
толщина
срезаемого
слоя
находится п
=
86;
выражению
. =
&nb=
sp; =
(13)
Аналитичес=
;кий
расчетный
метод. Метод
создается
механико-ма
=
90;ематически=
1084;
направлениk=
7;
развития
науки о
резании дре
=
74;есины.
Процесс
резания
рассматривk=
2;ется
как
технологичk=
7;ская
система, изу=
095;аемая
методами
анализа и
синтеза. При
анализе про
=
94;есс
резания
расчленяетl=
9;я
на отдельны
=
77;
взаимосвязk=
2;нные
части,
которые все
=
89;торонне
изучаются, а
при синтезе
эти части
объединяютl=
9;я
в единое
целое.
Анал=
080;тический
расчетный
метод созда
=
85;
М.А. Дешевым,
С.А. Воскресе=
1085;ским
и их
учениками. В
последние
годы работа
продолжаетl=
9;я
учеными Архангельс&=
#1082;ого
государствk=
7;нного
техническоk=
5;о
университеm=
0;а
В.В. Соловье
=
74;ым,
А.М. Моргачев=
1099;м,
Л.В. Орленко [8],
которые
заявляют, чт=
086;
разраб
=
86;тали
метод
расчета сил
резания
древесины,
основанный
на
представлеl=
5;ии
процесса
резания как
процесса ее
разрушения. =
055;роцесс
отделения
стружки
рассматривk=
2;ется
как
последоватk=
7;льность
двух стадий:
формированl=
0;я
дефектов
типа “трещи
=
85;а”
и ее
развитие. =
053;а
первом этап
=
77;,
в зоне
внедрения л
=
77;звия,
в древесине
формируютсn=
3;
области
повреждениl=
1; (смятие
волокон,
потеря их усто&=
#1081;чивости,
разрыв),
которые
можно рассм
=
72;тривать
как области
возникновеl=
5;ия
начальных
трещин. На вт=
1086;ром
этапе проис
=
93;одит
развитие
наиболее
опасной
трещины в
неустойчивl=
6;м
режиме.
=
042;
заключение
отметим, что
в
современныm=
3;
условиях
совершенстk=
4;ование
расчетных
методов в
области
резания
древесины
ведется в
различных
направлениn=
3;х.
Все они част=
080;
единой теор
=
80;и
резания
древесины.
Библиогр&=
#1072;фический
список
1.
Гриневич, С.А.
Разработка
режимов
цилиндричеl=
9;кого
фрезерованl=
0;я
кромок фане
=
88;ы
общего
назначения
[Текст]:
Авторефераm=
0;
диссертациl=
0;
на соискани
=
77;
ученой
степени кан
=
76;.
техн. наук/ С.А.
Гриневич;
Минск: БГТУ, 2005.19
с.
2.
Грубе, А.Э.
Основы
теории и
расчета
деревообраk=
3;атывающих
станков,
машин и
автоматичеl=
9;ких
линий [Текст]:
учебник/ А.Э.
Грубе, В.И.
Санев; М.: Лесн.
пром-сть, 1973. 384 с.
3.
Ивановский,
Е.Г. Резание
древесины
[Текст]: учебн&=
#1086;е
пособие/ Е.Г.
Ивановский;
М.: Лесн. пром-с=
;ть,
1975. 200 с.
4.
Бершадский,
А.Л. Резание
древесины
[Текст]: учебн&=
#1086;е
пособие/ А.Л.
Бершадский;
М.:
Гослесбумиk=
9;дат,
1956. 328 с.
5.
Соловьев А.А.
Решение
задач по
резанию дре
=
74;есины
[Текст]: учебн&=
#1086;е
пособие/ А.А.
Соловьев; М.:
МЛТИ, 1981. 60 с.
6.
Манжос, Ф.М.
Дереворежуm=
7;ие
станки
[Текст]:
учебник/ Ф.М. =
1052;анжос;
М.: Лесн.
пром-сть, 1974. 455 с.
7.
Глебов, И.Т.
Расчет
режимов
резания
древесины
[Текст]:
монография/ =
048;.Т.
Глебов;
Екатеринбуl=
8;г:
УГЛТУ, 2005. 156 с.
8. Орленко,
Л.В. К вопросу
исследованl=
0;я
процесса
резания
древесины [Текст]
Л.В. Орленl=
2;о,
В.В. Соловьев,
А.М. Моргачев; =
Лесной
журнал № 4, 1997.