автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Применение поперечного фрезерования для получения технологической щепы при торцовке досок

Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия имени С.М.Кирова

На правах рукописи Таратмн Вячеслав Викторович

УДК 674.055:621.91^674.8-493

НРИНЕНЕНИБ ПОПЕРЕЧНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ Ш ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЩЕПЫ ПРИ ТОРЦОВКЕ ДОСОК

03.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатываиих производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой отвлеки кандидата технических наук

Ленинград - Г990

/

}

. /

Работа выполнена в лаборатории технологий агрегатной переработки древесин Центрального научно-исследовательского института механической обработки древесины (ЦНИШОД) Всесоюзного научно-производственного объединения "Союзнаучдревпром"

Научный руководитель

- кандидат технических наук, доцент ВОРОШКОВ Б.М.

Официальные ошхонеаты

доктор технических наук, профессор КАШЕЕВСКИЙ Р.Е.

кандидат технических наук, ТАРАСОВ С.П.

Ведущая организация

Вологодское Головное конструкторское бпро деревообрабатывавшего оборудования (ГОД)

] Защита состоится 24 апреля 1990 г. в II часов на заседании специализированного совета К.ОбЗ.50.05 в Ленинградской: лесотехнической академия имени С.М.Кирова (194018, г.Ленпнгрзд, Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний).

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке Ленинградской лесотехнической академии шана С.М.Кирова.

Автореферат разослан 20 марта 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Р.И.Гудцев

ОЩЯ Ш1ШШС'ЕШ РАБОТЫ

—'—'Актуальность темы. Большое значение в решения проблемы комплексного использования дровяного сырья имеет рациональное использование отходов от операции торцовки пиломатериалов.Общее количество отрезков досок составляет в среднем 2-3$ от сырья и только на предприятиях Минлеспрома СССР их образуется более 1,5 ылн.м3 в год. Отрезка длиной более 0,3 м экономически выгодно склеивать для получения клееной дилояродуадии. Другим рациональным направлением использования торцовых отрезков является их измельчение на технологическую щепу.

Однако переработка торцовых отрезков длиной менее 0,3 м на технологическую щещу в рубигельных машинах недостаточно эффективна из-за низкого качества получаемой продукции. Короткие куски древесины занимают неустойчивое положение относительно ножевого диска рубительной машины, вследствие чего выход щепы нормальной фракции при их измельчении не превышает 50-60$.

Метод поперечного фрезерования яря торцовке пиломатериалов позволяет увеличить выход цепи нордальной фракции для целлюлозно-бумажного производства из торцовых участков досок длиной менее 0,3 м на 30-40$ при сняяеяии энергозатрат на измельчение на 50-60$.

Цель работы - повышение качества технологической щепы для целлюлозно-бумажного производства, получаемой из короткомерншс отрезков досок путем их поперечного фрезерования одновременно с торцовкой пиломатериалов.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение сле-дупцих основных задач:

теоретическое определение условий равновесия доски при фрезеровании а обоснование рациональных геометрических параметров фрезерного инструмента;

экспериментальное определение влияния на силовые и качественные показатели процесса фрезерования геометрических параметров инструмента, режимов резания, физико-механических свойств древесины;

определение рациональных технических решений и вариантов применения фрезерных узлов для получения технологической цепы при торцовке пиломатериалов.

Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием современных математических методов.

В экспериментальных исследованиях одкофакторнне опыты сочетали с многофакторяым планированием экспериментов.

Научная новизна. Теоретически определены необходимые условия равновесия доски при одностороннем приложении нагрузки при фрезеровании и наличии осевого сдвигающего усшшя.

Разработана методика в получены результаты теоретического определения параметров фрезерных головок, обеспечивавдих равномерность силы резания я сяикеяяе ее пиковых значений за цикл обработки доски.

Установлено, что рационально рэдиально-тангентальное расположение группами проекций ножей на' плоскость базового торца фрезерной головки при постоянстве углового шага ножей в спиралях,не кратного 22Г.

Разработана методика и получены результаты теоретического определения рациональных геометрических параметров двухкромочных ножен.

Обоснована рациональная зона резания для получения технологической щепы методом поперечного фрезерования при торцовке досок в экспериментально оценено влияние на силовые и качественные показатели процесса фрезерования угловых параметров инструмента,режимов резания, свойств древесины.

Практическая ценность. Разработаны научно обоснованные исходные требования и рекомендации к фрезерным узлам для получения технологической цеш при торцовке досок, которые могут быть использованы при проектировании нового и модернизации существующего оборудования.для торцовка пиломатериалов. Доказана перспективность применения при торцовке досок метода поперечного фрезерования древесины, возводящего получать качественную технологическую щепу для ЦЕП.

Реализация работы. На основании исследований разработаны руководящие технические материалы по применению поперечного фрезерования для получения технологической щепы пра торцовке досок,которые внедрены в Вологодском Головном конструкторском бюро деревообрабатывающего оборудования.

Результаты работы использованы также в техническом задании на разработку фрезерного модуля о прижимным.устройством для получения технологической щэпн пра торцовке шлоглатораалов, принятом к проектированию в ШЛО "Совзнаучдревирой".

По результатам исследований предложены этапы реализации метода в промышленности на основе рациональных технических решений, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения (а.с.923802, а.о.1172703, а.о.1253775). "

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались я об создались на отраслевых научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов в ЦШШЭ в 1982 году а в ЦШШОДе в 1983, 1985, 1989 годах.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано восемь печатных работ, которые приведены в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов в рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа содержит 147 страниц машинописного текста, 37рзсун-ков. Список литературы включает ПО наименований. Общий объем работы 266 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБ01Ы

Во введении обоснована актуальность теш диссертации,сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе проведен анализ направлений рационального использования отходов от торцовки пиломатериалов, отмечается низкая эффективность традиционного оборудования - рубительных машин при измельчении на технологическую щепу короткомерных торцовых отрезков длиной менее 0,3 м (70$ от общего количества отрезков), яа основании чего обосновывается необходимость применения фрезерования для получения технологической щепы одновременно с торцовкой досок, то есть применение агрегатного метода переработки древесины.

Возможность использования фрезерного инструмента для получения технологической щепы при торцовке досок запатентована в США, Швеции, <1РГ, однако в зарубежных источниках отсутствуют материалы по торцовочным устройствам с указанным инструментом.

Б СССР идея агрегатной переработки древесных материалов (бревен) по длине принадлежат Г.К.Ступяеду, а конструкция фрезы и устройства дая получения технологической цепы при торцовке пиломатериалов впервые была предложена а.М.Боровиковым в Архангельском ЛШ.

Новый инструмент - это цилиндрическая ступенчатая головка для поперечного фрезерования, которая является разновидностью ыяогоноаевого фрезерного инструмента со спиральным расположением двухкромочных ногей. Основные теоретические положения по обоснованию параметров указанного инструмента применительно к продольной подаче древесины изложены в работах Н.М.Балыцикова,Н.И. Тимофеева, Е.Ы.Боровикова, В.В.Шестакова, но они не содержат методики определения параметров фрез, обеспечивающих равномерность силы резания и сникение ее пиковых значений за цнкл обработки. В целой, как показал аналитический обзор работ, вопросы влияния на силовые и качественыне показатели процесса поперечного фрезерования пра торцовке досок геометраческах параметров инструмента, реааыов резания, свойств древесины требуют отдельного теоретического и экспериментального изучения.

Во второй главе приведены теоретические исследования диссертационной работы, которые состоят из решения трех задач, нацеленных на определение совокупности требований, обеспечивающих возможность реализации и рациональность процесса получения технологической цепы методом поперечного фрезерования при торцовке пиломатериалов.

Первая задача - это определение условий равновесия доска при фрезеровании. Необходимость решения задачи объясняется спецификой базирования, возможностью появления неуравновеиенннх опрокидывавших моментов и сдвзгандих усилий.

Была рассмотрена система станок-внс грумеит-деталь (СИД), подчинявдаяся законам теории упругости строительной механики

(рвс.1). г (пСл

За неизвестные систеш-принишли Х^-О*^) ' Рпе>1 и

Хг~(1 0,5Р^ , где Р™ „ - слагаемые ьшимально-

го усилия прижима доски Р™ соответственно компенсирующие перемещение систеш по набавлению оси ОС, и Е , а ^ - коэффициент трения скольжения (условно принималось, что коэффициент трения покоя равен ). Применяя метод Гаусса, получили выракекие для определения минимального усилия прижима доски при фрезеровании

где 5",,, , ¿>£г, Д4р, Д4р - единичные и грузовые перемещения в

системе СИД.

я Р

Рис.1. Систе-| ма СИД с дву-X мя степенями статической неопределимости

НХ Х'Г

Для определения перемещений в формуле (I) использовала«! интеграл Мора, кручением в одапгом в системе пренебрегала. Слагаемые интеграла Мора определяли графо-аналитичесшл методом Вере-щат2па3в с учетом подоглгельшх или отрицательных злаков перемещений анализировали фор.г/лу (I). На основании анализа подтверзде-на необходимость применения принудительного прижима доски и справедливость требования снижения гшкошх значений силы резания при фрезеровании, то есть уменьшения максимального количества одновременно работающих ножей Птах • ^полоша значения минимального усилия прижима доски Р^" получены после экспериментального определения составляйте максимальной силы резания на длине струг-Рхетох • Рус та К »Ростах в главах третьей, четвертой и со-сталхлют о учетом коэффициента запаса от 600 до 1000 Н в зависимости от вариантов применения фрезерных узлов (глава, пятая).

* Вторая задача - это определение рациональных значений среднего радиуса резания ¡5 фрезерной головки и предпочтительного типа спирального расположения ножей.

Чтобы обосновать рациональные значения параметра Й » выполнили анализ процесса взаимодействия ножей с древесиной, для обеспечения равномерности которого справедливо следующее условие

где % - показатель неравномерности нагрузки;

Пшо*- максимальное количество одновременно работапзда ножей;

Пер - среднее количество одновременно работающих ногей.

При анализе было установлено различное влияние радиуса раза-вия й на параметры П.^ и Г1тах. . Если зависимость П.<р от Я носит криволинейный убываюций характер, то зависимость Птах от указанного параметра является более слодной. Если сначала по маре роста 2 значения П.тах такхе уменьшится по криволинейной зависимости (непрерывное резание), то затем параметр Птах стабилизируется и не зависит от В (прерывистое резание). Поэтому репениеы функции цели (2) явилось определение значения й , соответствующего граничным условиям между прерывистым и непрерывным характером резания древесины.

'Дифференцируя выражение (2),с учетом выявленных зависимостей получаем

¿ДсрС^О. (3)

Для нетрадиционного типа спирального рзсполояения ногей с постоянным угловым шагом От , не кратным 2Л (рзс.2), выражение (3) преобразуется в следувдую зависимость:

Z-f-l^mcx-i)

<[u/-J

*liij'-B-aïcSui----uoicS¡л.

<?*o,5fiR(z-j) R+oMRiz-OSCriwV

*0 » С 4 )

Где flmax^ (р-О ; а*0,5ДЕ(г-О , мм; Р - количество ножей в группе; о - расстояние от оси фрезы до наружной пласти доски, мм; радиальное смещение сыекных ножей в спирали,

мм» S - наг ножей в группе, мм; h - толщина доски, мм; H -число ногей в спирали ; J§ - приращение углового шага, кратного

На основании определения параметра £ по формуле (4) итерационный методом касательных бнди получены его рекомендуемые значения для различных параметров инструмента и условий обработки. Например при торцовке гонких досок при h. = 22 m, числе спиралей к, = 3, р = 6, 2 = 12, ftmox - I средний радиус резания по формуле (4) составляет 195 ш.

Анализируя частные случаи спирального расположения, пряшш к выводу о рациональности не радиального традацаондого, а радн-ально-тангентального расположения группами проекций ножей на плоокость базового торца ^ризерной головки,как показано на рис.2.

Рис.2. Расчетная схема фрезы с постоянным угловым шагом нолей,не кратным

В этом случае обеспечивается равномерность силы резания, снижение ее пиковых значений за цикл обработки, возможность комплектной замены ножей кассетами, которые могут быть расположены на лопастях фрегерной головки. Последнее обстоятельство весьма важно для удобства и снижения трудоемкости эксплуатации инструмента.

Заключительной теоретической задачей диссертационной работы яъяялось определенае рациональной геометрической формы д параметров двухкромочного нояа. Задача сводилась к определению п анализу закасямостей соответственно угла среза щепы ЧЦ и дина-мзческого угла резания на короткой кромке 5Н от следующих параметров: угла резания в основной секущей плоскости ножа ( на длинной кромке) ¿"с , угла наклона кромок друг к другу Ф , углов скоса соответственно дядиной и короткой кромок Л{, Az.

Б частном случае, при/^= 90° = 90°, искомые зависимости имеют следующий вид:

-- огс SJn [Cos 8с (Cos%+ tg V) °,SJ . (5)

S^-otc^Ct^ScCosH1). (6)

Как но:сззала расчеты по формулам (5), (6), увеличение параметров 8С п Н1 ведет к уменьшению угла среза щепы прячем в диапазоне 135°"= ^ -=■ 150° угол fm, меньше 3Q0, а значат геометрические параметры щепы не соответствуют требованиям ГОСТ 15815-83.

При 8с. = 45°, Ф = 135° обеспечивается получение технологической щепы с допустимыми углами среза 35,26°. В этом случае динамический угол резания на короткой кромке ноаа 5Н составляет также 35,26°, что достаточно для нормальной эксплуатации инструмента.

Реализация на ЭШ "Искра-226" программы для общего случая расчета угловых параметров (при Л\ , 90°) показала воз-

можный путь увеличения угла 8ц за счет уменьшения параметра в диапазоне 90°> >60°. Так условие 8С = 8Н = 45°, 'Рщ = 45,6° достигается при значении Л, = 65,4°, Дд= 90°, 4* = 135°.

В третьей и четвертой главах приведены результаты экспера-ментальных исследований влияния на силовые и качественные показатели процесса поперечного фрезерования геометрических параметров инструмента, режимов резания, свойств древесины.

Первая часть экспериментальных исследований (глава третья) относилась к репениш задачи обоснования предпочтительной взаимной пространственной ориентации инструмента и предмета обработка. Опыты однофакторнне с переменным средним кинематическим углом встречи 01 на всем возможном при торцовке досок диапазоне его изменения. .

Вторая часть экспериментов (глава четвертая) являлась решением задачи идентификации процесса фрезерования при выбранном рациональном значении параметра 0 . Эта часть опытов была выполнена по шинам Ёл, .

В рамках решения указанных экспериментальных задач работы были проведены три серии опытов (табл.1).

Таблица I

Серия 1...... 1« | пп 1 ■т...... ....... ...... | Наименование | ЕДИНИ-: ^ца из-; ¡меренная I Значение факторов 1 на уровнях

! ; -г | о | +1

I Средний кинематический-угол встречи & 'град. 22,5 112,5 , 45 (-2) 90 135 (2 67,б£-3 5 157,5(3,

I Угол ре.зания на дюш- град» -35 45 55 ной кромке >5с,

Продолжение табл.1

Серия

пп.

Наименование

¡Едани-;Значение факторов ;ца из-{ па уровнях ¡мере- }-

:ния

-I

О

2

План В4

2 • Задний угол на длинной кромке сЦ град- 2 5 8

3 Задний угол на короткой кромке ^1 град. 0 2,5 5

4 Угол наклона кромок ДРУГ к другу град. 120 135 150

I Подача на нож Ца мм 2 5 8

з 2 Скорость резания У м/с 5 15 25

План В4 3 Угол наклона годичных слоев к плоскости резания ^ град. -75 0 75

4 Влажность V/ % 20 60 100

В качестве основных оценочных показателей процесса фрезерования принимали соответственно горизонтальные, вертикальные,осевые средние и максимальные составляющие силы резания на длине стружки , рус , р2С , Р<с тах, Рустод , Ркстах Я выход щепы нормальной фракция а. .

Дополнительно в первой серии опытов оценивалась шероховатость торца 6гтох , ширина и толщина Я«^ сколов, вырывов.

Постоянными факторами были: порода - ель, плотность= 490510 нг/м3, V/ = 60-80$, ^ = 45°» толщина образца Н. = 24 им, 8<, = 45°, Ы., = 5°, = *2,5°,: Ч = 135углы скосов кромок нога , Лл= 90°, длина большой кромки нояа = 25 мм, радиус резания й - 0,2 м, радиус кривизны профиля лезвия = 5-7 мкм, V = 8 и/с (0,63 ы/с - регистрация сяловых:показателей), иг = 5 ш, О = 135°.

Экспериментальная установка-для проведения/опытов была оборудована налбазе горизонтального ¡сонсольво-фрезерйого стшпса модели 6М83Г*. Состапшщв силы; резания регистрировали динамомет-

pou УДМ-600 конструкция ШШинструмент на фотобумагу с помощью осциллографа Ш17/1 через усилитель И.-5. Качество щепы определялось согласно ГОСТ 15815-83 "Щепа технологическая. Технические условия". При определении фракционного состава щепы использовали анализатор модели МГ-М.

На основании первой серии опытов бшш получены следуодие зависимости (рис.3):

Rte = -0,515'ICT3 QS+ 0,156 Q*- 11,1 Q+ 58,3, H; ( 7 ) Рцс = -0,0411 Q* + 7,79 Q - 112, Ы; ( 8 )

Ряс = -0,853-10-2аг + 1,53 G - 198, H. ( 9 )

200 100 О -100 -200

ру |Pz ' 'с с h / -

/ 'с

/

Р* гс

Рис.3. Зависимость сос-тавляпдих силы резания

fèc. 'fyc'P&Ç

от кинематического угла встречи

22,5 45 67,5 90 112,5 135 0ЩВД

Значение функций Рус и возрастает соответственно в 3-7,5 раза и в 5 раз при изменении переменной Q в рассматриваемой! диапазоне от крайних ее значений к центральному, что объясняется возрастанием в 2,5 раза рабочей длины короткой кромки ножа (толщинч щепы) и увеличением на ней доли торцового вида резания.

Составляющая Рус принимает доску к опорной поверхности, а сосгавяящая Pzc натягивает ее на инструмент на всем диапазоне изменения параметра Q .

Синусоидальный характер зависимости РАС объясняется изменением на 180° пространственной ориентация направяяпдего вектора горизонтальной составляющей силы резания в диапазоне 900<.й< 112,5°.

Абсолютные значения фикций Рус в Рхс для крайних точек диапазона Q несколько больше для встречного фрезерования, чем для попутного. Это объясняется опережающим, а знэчит подрезающим действием короткой хромки ножа при встречном фрезеровании, что позволяет полностью исключить отщепы при Q > 135°.

Характер зависимостей максимальных составлявших сшш резания Рхстах f Руста* » Ргстах от параметра Q аналогичен вышеописанному для средних ее составляющих, а абсолютные значения их возрастают более чем в 2 раза. Так при & = 135° отного-

шя 8с пах /Рхс . Рустах /Рус • ñzemax / Pzc. соответственно составляют 2,52; 2,04; 2,65.

На основании второй п третьей серий опытов были получены регрессионные зависимости РхС » Рус '» Рас соответственно от угловых параметров инструмента, режимов резания и свойств дро-веслны. Зависимости представляют собой сесть полиномов второй степени, вялвчащне от 5 до 15 коэффициентов уравнений регрессии.

• Наибольшее влияние на горизонтальную Рхс п вертикальную Рус. составляющие силы резания оказывают угол резания 8й и угол наклона кромок друг к другу f , причем на Рус. это влияние усиливается за счет парного взаимодействия указанных факторов.

На осевую составлящув силы резания РдС параметр f так-ze оказывает сильное действие. Влияние на Pgc угла резания Se. меныле, чем на составлящие Рхс , РуС . Зато велика значимость для Ргс заднего угла на короткой хромке оСа особенно па диапазоне О & 2,5. При углах , равных или

близких к нулю,составляющая РСе меняет знак'(направленность), то есть стремится о ткать обрабатываемый материал от инструмента.

Из факторов третьей серии опытов первым по значимости влияния на силовые показатели является подача на ноя Ua .Влажность древесины оказывает значительное влияние лииь на диапазоне 20£г= W 40$.

Угол наклона годичных слоев к плоскости резания § оказывает небольшое влияние (в пределах 10-17?) на Рхс , рас , рсс t Наименьшее значение силовых показателей достигается при тангеп-тальном резании ( ^ • = 0).

Скорость резания з 'исоледуеыои диапазоне практически не изменяет .силовые показателя,'поэтому ею в расчетах можно пренебречь.

С целью оценки энергозатрат процесса фрезерования били определены значения удельной работы резания к . При подаче на вог в диапазоне от 5 до 7 им значение удельной работы резания практически не меняется, явдяясь наименьшим в исследуемом диапазоне изменения параметра . Оно составляет при измельчении влакной древесины к = 2,22 ыДд/м3, цри измельчении сухой - 1с = 3,06 ыМ/м3.

По сравнению с измельчением древесины в рубительных машинах изучаемый процесс фрезерования обеспечивает снивение энергозатрат на 50-6055.

Как показали результаты определения фракционного состава щепы при изменении кинематического угла встречи, наибольший выход нормальной фракции ее достигается при Ф = 135° и составляет <{ = 93,8$.

При значении 67,56 (X ^ 112,5° выход щепы нормальной фракции снижается на 26,3$ в основном за счет увеличения крупной фракции - отщепов, а при й = 157,5° и й = 22,5° наблвдается некоторое снижение параметра Сна 4-5$) в основном за счет увеличения мелкой фракции.

Основными причинами такого влияния параметра 0. на фракционный состав щеш является отставание короткой скалывающей кромки (попутное резание) и ваменение напряженно-деформированного состояния древесины.

Полученные результаты по выходу продукции - технологической цепы подтвердили априорно выдвинутое положение о предпочтительности встречного фрезерования с верхним расположением доски«причем рекомендуемыми значениями кинематического угла встречи являются О = 135-145°.

Из факторов второй и третьей серии исследований на фракционный состав щепы и в целом на ее качество отрицательное влияние оказывает измельчение сухой древесины, при отом выход нормальной фракции составляет О^ = 75,8$ (снижение выхода на 15-18$), а та юга повышение скорости резания до 25 м/с. Выход нормальной фракции в последнем случае составляет С^ = 84,3$, то есть наблвдается снижение выхода щепы аа 7-9$.

Торцовую поверхность дооки целесообразно формировать круглыми пилами традиционным способом совместно с процессом фрезерования. Получение качественной торцовой поверхности досок тдажупшми

кромками ножей фрезерных головок, как показали разведывательные опыты, возможно лишь при торцовке сырых досок при среднем кинематическом угле встречи, равном 145°,и при снижении подачи на ноа до 2 мм.

В пятой главе дается анализ технических средств для реализации метода поперечного фрезерования при торцовке пиломатериалов в выполнена оценка экономической эффективности его применения.

Была рассмотрены возможные варианты фрезерных узлов для получения технологической щепы при торцовке плломатерпалов(табл.2).

Таблица 2

Классификационный I_-Варианты _

"Р"3** | I { 2 ) 3 { 4 { 5

Езд подачи материала Попе- Про- Продоль- Непод-

речная дольная но-попе- важное речная положение

Наименование измель- Цель- С'екци- Фреза Цепной Подъем-чапдего инструмента нзя онная "теле- измель- пая

фреза фреза скопи- члтель фреза ческая"

Кроме указанных в табл.2 отличительных признаков - вида подачи и типа инструмента, варианты различались по технологическим возможностям обработки. Три наиболее перспективные схемы вариантов торцовочных узлов представлены на рис.4 (это варианты 1-1, 1-2 и 3-4). Вариант 1-1 (а.с.923802) - так называемый "альтернативный" - торцы досок длиной 2. менее 0,3 м перерабатываются на технологическую щепу, более 0,3 и направляются по традиционной технологии либо на склеивание, либо в рубительную машину. Вариант 1-2 (а.с.1172703) расширяет технологические возмонности за счет набора фрезерных головок. Еаряаят 3-4 (а.с.1253775) 'более универсальный и сложный, так как предусматривает возможность. измельчения агрегатным методом торцовых участков практически-любой длины за счет применения нетрадиционного инструмента - цепного

измельчителя с унифицированным элементом - двухкромочянм ножом в фрезерного узла даш окончательной обработки торцев досок.

На основании анализа рассмотренных вариантов предложены следу иди е этапы реализации метода в промышленности. Первый - предполагает применение его при торцовка тонких сырых досок и числе головок во фрезерных узлах равном единице, то есть по схеме 1-1; второй - предусматривает дальнейшее расширение технологических возможностей метода, торцовку сырых и сухих досок и применение дополнительно вариантов по схемам 1-2, 3-4.

Рис.4. Схемы вариантов торцовочных узлов: I - доска; 2 - измельчащий инструмент; 3 - подъемная пила; 4 - участок склеивания; 5 - рубительная машина; 6 - дезинтегратор;( фрезерный узел для окончательной обработки. ~

Реализовывать варианты целесообразно на основе унифицированного фрезерного модуля. Фрезерная головка модуля предполагает стыковку (но не соприкосновение) с пилой торцовочного устройства за счет изменения позиции расположения головки (исходная или рабочая), которая имеет также возможность отвода для замены пилы.

Модуль может вписаться в существующие торцовочные устройства без изменения их дайны. В зависимости от вариантов применения его в линии торцовки сырых досок модели ЛТ-1 была выполнена экономическая -оценка эффективности применения модуля. Годовой экономический эффект при использовании в линии ЛТ-1 модуля на участке дообработки до стандартного размера составляет 4,8 тыс.р., а

И2

Вариант 3-4

Вариант 1-1

Вариант 1-2

при использовании фрезерных модулей на всех трех торцовочных участках линии эффект составляет 27 тыс.р.

На основании исследований разработаны руководящие технические материалы по применении поперечного фрезерования для получения технологической щепы при торцовке досок, переданные Вологодскому Головному конструкторскому бюро деревообрабатывающего оборудования для практического использования при модернизации линии ЛТ-1.

ОСНОВНЫЙ РЕЗУЛЬТАТЫ И ШВ0Д1

1. Технологически и экономически обосновано применение метода поперечного фрезерования для получения технологической щепы

из коротких отрезков одновременно с торцовкой пиломатериалов. Метод базируется на разновидности многонокевого фрезерного инструмента со спиральным расположением двухкрсмочных ножей - цилиндрической ступенчатой головке, обеспечивающей получение качественной щепы и уменьшение пиковых значений силы резания.

2. Нэ основания смоделированной система станок-икструмеит-деталь получено выражение для определения усилия прижима доски при фрезеровании Р„р , зависящее от условий базирования и конструкции инструмента. В зависимости ог вариантов применения фре-

/>тсл

._______ _ .____ _____ . _ _ пР состав-

ляет от 600 до 1000 Н.

3. Установлена зависимость между характером взаимодействия ножой с древесиной и средним радиусом резания головок & . Определены значения параметра й , соответствующие граничным условиям между прерывистым и непрерывным характером резания древесины и обеспечивашэде наименьшую неравномерность силы резания при фрезеровании.

4. Рациональным является радаальяо-таягентальное расположение группами проекций ножей на плоскость базового горца фрезерной головки при постоянстве углового шага ножей в спиралях, не кратного 231 , обеспечивэщее равномерность силы резания, снижение ее пиковых значений при фрезеровании и возможность Комплектной замены ножей.

5. Рекомендуются следующие параметры фрезерного инструмента: рабочая ширина.0,3 м, число спиралей 2.. А, число ножей в спирв-

до 12, число лопастей 4...б, число ножей яа лопасти 6...10, средний радиус резаная для обработки тонких досок 180...200 мы, толстых 220...250 ии.

6. Рациональна конструкция ножей без скоса режущих кромок с углом наклона их друг к другу равным 135°, что обеспечивает допустимое значение угла среза щепы 35,3°.

7. Установлено, что предпочтительно по условию максимального выхода технологической щепы встречное фрезерование с верхним расположением доски и с диапазоном изменения кинематического угла встречи от 135° до 145°.

8. Рекомендуются значения угловых параметров фрезерного инструмента и рехимов резания: угол резаная на длинной кромке яожа 45°; задний угол соответственно на длинной 5°, короткой кромке ножа 2,5°; подача на кое 5...? ш; скорость резания 8...15 м/с.

9. Торцовую поверхность досок целесообразно формировать круглыми пилами традиционно способом одновременно с процессом фрезерования.

10. По сравнению с измельчением корогкомерных торцовых отрезков длиной менее 0,3 м в рубительных машинах метод увеличит выход технологической щепы нор/альной фракции не менее чем яа 30-40$ при снижении энергозатрат на измельчение на 50-6052.

11. В зависимости от вариантов применения фрезерного модуля при торцовке сырых досок годовой экономический эффект составляет соответственно 4,8 и 27 тыс.р.

Основное содержание диссертации изложено в следующих печатных работах:

1. А.с.923802 СССР Устройство для торцовки пиломатериалов/ Е.Ы.Бо-| ровиков, В.В.Шесгаков, В.В.Таратин. - Опубл. 30.04.82. Бюл.

№ 16'// Открытия. Изобретения. - 1982. - й 16. - С.73.

2. Таратин В.В. Торцовка пиломатериалов методом поперечного фрезерования // Материалы второй Всесоюз.конф. мол.учен, и спец. Минлесбумлрома СССР. - Химки, 1982. - С.103-104.

3. Таратин В.В. Влияние кинематического угла встречи на процесс поперечного фрезерования при торцовке пиломатериалов // Материалы пятой науч.-техн. конф. мол. учен, и спец. лесопильной пром-сти. - Архангельск, 1983. - С.ЮО-ЮЗ.

. А.с.1172703 СССР Устройство для торцовка пялоыатериалов/В. В.Та-ратин. - Опубл. 15.08.85. Бал. 'Л 30 // Открытая. Изобретения.-

1985. - & 30. - С.53.

. А.с.1253775 СССР Устройство для торцовки шшигэгоряалов/В.В.Тара тая. - Опубл. 30.08.86. Бет. й 32 // Открытия. Изобретения. -

1986. - » 32. - С.69.

. Таратин В.В. Обоснование спирального расположения ножей фрезерных головок для торцовки пиломатериалов // Роль мол. учен, и спец. в повышения эффективности использования древесины и ее отходов в нар. хоз-во: Тез. докл. Всесосюзн. науч.-техн. коиф. 20-22 мая, г .Архангельск. - Ы., 1986. - С.53-54. . Таратин В.В. Агрегатный метод обработал досок по длине и цутз его реализации // Науч.тр. / 1ЩИШ0Д. - 1986. - Новые технологические процессы в лесопилении. - С.93-100. ' . Таратин В.В. К вопросу о качестве щепы, полученной поперечным фрезерованием при торцовке досок / Пути повышения эффективности деревообрабагываящях производств: Тез. дога. ВсесоЕз.науч,-техн. кокф. мод. учен, и спец. 25-29 сеят. - Архангельск,1989.-С.127-128.

Отзывы ш автореферат в двух экземплярах с заверенными под-исями просим направлять по адресу: 19-1018, г.Ленинград, Инотитут-кнй пер., 5. Лесотехническая академия шгеш С.Ы.Кпрова, спевдаля-вровзнннй совет.