ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ОЦИЛИНДРОВКЕ БРЕВЕН

OPTIMIZATION OF PROCESS PARAMETERS AT CYLINDERING LOGS

Чемоданов А.Н. к.т.н., профессор Ямщиков Е.Ю. магистрант ФГОУ В ПО «Поволжскийгосударственный технологический университет» г. Йошкар-Ола, Россия Trgala К. Ingenieur, philosophiae doctor Ceska zemedelska univerzita v Praze Praha, Ceska Republika.

DOI: 10Л2737/16912

Аннотация: анализ технологических параметров при оцилиндровке бревен, планирование эксперимента, влияние варьируемых факторов на выходной параметр.

Summary: analysis of technological parameters for cylindering logs, planning of experiments, the effect of variable factors on the output parameter.

Ключевые слова: оцилиндровка, фрезерование, шероховатость, планирование эксперимента

Keywords: cylindering, milling, roughness, experimental planning.

Деревянное домостроение успешно продвигается на рынке домостроения. Одним из ведущих направлений этой области является домостроение из массивной древесины. А именно производство пиленого, клееного бруса и оцилин- дровочного бревна. Оцилиндровочное бревно имеет как ряд минусов, так и ряд плюсов по отношению к другим видам деревянного домостроения. Основной операцией механической обработки древесины является резание. Обработка бревен происходит на специализированных оцилиндровочных станках, где в качестве режущего инструмента может использоваться роторная головка, резец, закрепленный на суппорте либо фреза. Фрезерование - процесс обработки материала вращающимися лезвиями, в результате которого припуск снимается путем последовательного срезания отдельных серповидных стружек.

По кинематике резания фрезерование схоже с пилением круглыми пилами. Если пиление предназначено для деления материала на части, то фрезерование применяется для изготовления изделий заданной формы, размеров и с определенной шероховатостью поверхности. Фрезерование бывает встречное и попутное. Наиболее распространено встречное фрезерование. При нем вектор скорости главного движения в зоне резания направлен навстречу вектору скорости подачи. При попутном фрезеровании направление вращения лезвий в зоне резания совпадает с направлением подачи заготовки.

Тип фрезерования

Рисунок 1 - Тип фрезерования: а - попутное фрезерование; б - встречное

фрезерование.

242

Под геометрией фрезерования поверхности бревна должна пониматься ее фактическая геометрическая форма, полученная после фрезерования. В силу ряда причин эта геометрическая форма отличается от идеальной. Одной их тех причин, по которым поверхность не является идеальной это мелкие периодические повторяющиеся неровности в результате обработки заготовки цилиндрической фрезой, что мы и называем шероховатость поверхности[2]. А в отличии от прямолинейного фрезерования при обработке бревен мы имеем еще один фактор - это вращение самой заготовки вокруг своей оси. Фактически, при условии, что ось режущего узла (фрезы) параллельна оси вращающейся заготовки, мы на поверхности бревна будем иметь винтовую линию [3].

Схема оцилиндровки при поперечном фрезеровании

Рисунок 2 - Схема оцилиндровки при поперечном фрезеровании

Чтобы минимизировать эту линию требуется оптимизация технологических параметров, которые имеют непосредственное влияние на процесс и качество резания. А именно скорость вращения бревна вокруг своей оси, скорость движения каретки при фрезеровании, угол между осью фрезы и центральной осью обрабатываемой поверхности.

Было проведено планирование эксперимента с участием трех факторов:

XI - скорость вращения шпинделя;

Х2 - скорость движения каретки;

ХЗ - угол между осью угла резания и осью обрабатываемой заготовки.

Математическая теория планирования эксперимента позволяет выбрать оптимальное расположение точек в факторном пространстве при неполном знании процесса, сократить объем экспериментальных работ и получить математическую модель процесса. При построении математической модели используем основные математические положения планирования эксперимента разработанные А.А. Пижуриным [4].

Диапазоны варьирования факторов:

После проведения опытов выполнена статистическая обработка результатов. Среднеквадратичное отклонение определяем по выражению:

Дисперсию воспроизводимости рассчитываем по формуле:

Проверку однородности дисперсий можно выполнять по критериям Фишера и Кохрена. Сравниваем значения коэффициентов регрессии с границами доверительных интервалов и отбрасываем незначимые коэффициенты. Теперь уравнение математической модели имеет вид:

Проверяем адекватность полученного уравнения. Рассчитаем дисперсию адекватности:

Адекватной математической модели определяем по критерию Фишера. , следовательно, модель адекватна.

В результате проведенного эксперимента можем говорить о конкретном влиянии технологических параметров на процесс оцилиндровки и на качество обрабатываемой поверхности. Ниже приведены графики, которые наглядно показывают степень своего влияния на шероховатость.

Г рафик зависимости шероховатости скорости каретки и скорости вращения шпинделя

Рисуннок 3 - Г рафик зависимости шероховатости скорости каретки и скорости вращения шпинделя;

Г рафик зависимости шероховатости от скорости шпинделяи угла наклона фрезы

Рисунок 4 - Г рафик зависимости шероховатости от скорости шпинделяи угла наклона фрезы


График зависимости шероховатости от угла наклона фрезы и от скорости каретки

Рисунок 5 - График зависимости шероховатости от угла наклона фрезы и от скорости каретки


Эксперименты проведены на базе Поволжского государственного технологического университета, сейчас проводятся эксперименты, определяющие зависимость энергосиловых показателей, влияющие на выход и качество продукции.

Список литературы

  • 1. Ивановский Е.Г. Резание древесины - М.: Лесная промышленность, 1974. - 200с.
  • 2. Любченко В.И. Резание древесины и древесных материалов. Учебное пособие для вузов - М.: Лесная промышленность, 1986. - 296с.
  • 3. Чемоданов А.Н., Матвеев Н.М., Ямщиков Е.Ю., Сафьянов М.А. Качество поверхности оцилиндрованных бревен для деревянного домостроения. Воронеж: Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции, 2014. 371-374 с.
  • 4. Пижурин А.А., Розенблит М.С. Исследование процессов деревообработки. - М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 232 с.

УДК 630*232

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >