автореферат диссертации по , 05.06.02, диссертация на тему:Разработка рецептуры абразивного инструмента и оптимальных режимов шлифования паркетных изделий из древесины

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.б

2.1. Состояние вопроса.б

2.1.1. Шероховатость шлифованной поверхности.

2.1.2. Точность обработки.

2.1.3. Удельная производительность шлифования и стойкость инструмента.

2.1.4. Силовые параметры.

2.2. Цель и задачи исследований.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ АБРАЗИВНЫМИ КРУГАМИ.

3.1. Абразивный инструмент для шлифования паркетных изделий из древесины.

3.1.1. Рецептура инструмента.

3.1.2. Формование изделия.

3.1.3. Термообработка.

3.1.4. Механическая обработка и испытания.

3.1.5. Балансировка и правка кругов.

3.2. Характеристика обрабатываемого материала.

3.3. Экспериментальная установка для исследования процесса шлифования.

3.4. Планирование и постановка экспериментов для математического описания процесса шлифования.

3.5. Исследование влияния режимных и других факторов на стойкость инструмента.

3.6. Оценка шероховатости шлифованной поверхности.

3.7. Исследование силовых параметров резания.

3.7.1. Аппаратура для исследования.

3.7.2. Тарировка аппаратуры для исследования.

3.7.3. Порядок обработки осциллограмм.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ АБРАЗИВНЫМИ КРУГАМИ.

4.1. Теоретические исследования.

4.2. Экспериментальные исследования.

4.2.1. Влияние отдельных факторов на показатели процесса шлифования древесины дуба.

4.2.1.1. Скорости резания и подачи.

4.2.1.2. Глубина шлифования.

4.2.1.3. Твердость круга.

4.2.1.4. Угол поворота инструмента.

4.2.1.5. Зернистость инструмента.III

4.2.2. Влияние породы древесины на показатели процесса шлифования.

4.2.3. Расчет усилия и мощности подачи при шлифовании

4.2.4. Расчет оптимальных режимов шлифования.

В нашей стране огромное внимание уделяется жилищному строительству. С каждым годом возрастает его объём, улучшается благоустройство квартир, их интерьер.

Во всём комплексе благоустройства, в интерьере квартир большую роль играют покрытия полов. Самые распространённые среди них паркетные полы, отличающиеся долговечностью и хорошим внешним видом. Из всей гаммы паркетных изделий, выпускаемых нашей промышленностью, наиболее индустриальными и перспективными по технико-экономическим показателям являются паркетные щиты и доски [i - з]. Заключительным этапом изготовления этих изделий, перед нанесением на их лицевую поверхность лакокрасочных покрытий, является механическая обработка, включающая калибрование в размер по толщине и шлифование лицевого покрытия до получения поверхности требуемой шероховатости. Применяемая при этом последовательная обработка паркета на рейсмусовых и шлифовальных станках весьма трудоёмка. Кроме того, стойкость ножей и шлифовальных шкурок часто бывает низкой вследствие абразивных свойств обрабатываемой поверхности (наличие полимеризованного клея, шпаклёвки) и большой твёрдости древесины твёрдолиственных пород, используемой при изготовлении паркета. Обработка щитового паркета на рейсмусовых станках приводит также к большому проценту брака из-за образующихся вырывов волокон древесины и откалывания отдельных элементов покрытия. Для щитов и досок, обработанных шлифовальной шкуркой на проходных шлифовальных цилиндровых станках, характерны разнотолщинность и кинематические неровности поверхности.

Практика абразивной обработки мебельных щитовых заготовок из древесностружечных плит на ряде деревообрабатывающих предприятий страны показывает, что наилучшие результаты достигаются на реконструированных станках рейсмусовой группы типа CP, у которых кие станки обеспечивают высокую точность обработки и получение шлифованной поверхности с небольшой высотой неровностей при значительной толщине съема материала с обрабатываемой поверхности за один проход. Использовать преимущества реконструированного таким образом оборудования при обработке паркетных изделий с покрытием из цельной древесины не удавалось из-за засаливания инструмента и подгара шлифуемой поверхности.

Проведенные автором данной работы экспериментальные исследования, а также производственный опыт по калиброванию-шлифованию паркетных щитов из древесины позволили сделать заключение о возможности эффективной обработки этих щитов абразивными цилиндрами, если изменить схему шлифования.

В диссертационной работе излагаются вопросы разработки рецептуры жёсткого абразивного инструмента для шлифования паркетных изделий из древесины, приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса шлифования, обоснованы оптимальные режимы обработки и технико-экономическая эффективность калибрования-шлифования вышеуказанных изделий абразивными цилиндрами. В работе приведены также некоторые рекомендации по реконструкции существующего и созданию нового оборудования для калибрования-шлифования паркетных изделий жёстким абразивным инструментом.

Работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений; в ней 156 страниц основного текста, 70 рисунков, 19 таблиц: и 89 библиографических наименований. вместо ножевого вала установлены абразивные цилиндры

1. Разработана рецептура абразивного инструмента разной зернистости и твёрдости для шлифования паркетных изделий из дре весины, даны рекомендации по его изготовлению и применению.2. Получена аналитическая зависимость шероховатости шлифо ванной поверхности от угла поворота инструмента (в диапазоне О,218...О,785 рад ), режимов шлифования, радиуса инструмента, зернистости абразива и угла при вершине зерна.3. В результате математической обработки данных эксперимен тальных исследований процесса шлифования древесины дуба абразив ными кругами получены следующие математические зависимости: • длины шлифования за период стойкости инструмента от ско ростей резания и подачи, глубины шлифования, твёрдости круга и угла поворота инструмента; • составляющих силы резания от скоростей резания и подачи, глубины шлифования, твёрдости инструмента и угла его поворота; • высоты неровностей шлифованной поверхности от скоростей резания и подачи, угла поворота инструмента.4. Установлено, что в зависимости от режима шлифования, при всех прочих равных условиях, абразивный круг может работать с са мозатачиванием или с затуплением. При самозатачивании круга обра батьшаемая поверхность древесины не подгорает и инструмент не за саливается, а при затуплении имеет место подгар древесины и заса ливание поверхности круга. Наибольшая длина шлифования за период стойкости круга может быть получена при переходном периоде работы инструмента между самозатачиванием и затуплением (критический ре жим). При шлифовании в диапазоне режимов самозатачивания круга с увеличением скорости резания (или с уменьшением скорости подачи) и прочих равных условиях длина шлифования за период стойкости

круга увеличивается, а высота неровностей шлифованной поверхности, удельные составляющие силы резания и износ инструмента уменьша ются.5. С увеличением глубины шлифования уменьшается длина шли фованной поверхности за период стойкости круга, возрастают силы резания и износ инструмента, ухудшается качество обработанной поверхности.6. Установлен оптимальный диапазон твёрдости инструмента при которой получается наибольшая длина шлифования за период его стойкости. При шлифовании древесины дуба этот диапазон находится в пределах НО...130 МПа. С увеличением твёрдости кругов выше оптимальной они в работе засаливаются, а с уменьшением твёрдости ниже оптимальной - быстро изнашиваются. Показано, что чем мягче порода древесины, тем выше оптимальная твёрдость круга и наоборот.7. Угол поворота инструмента влияет на показатели процесса шлифования. С его увеличением уменьшаются силы резания, износ инструмента. При этом шероховатость шлифованной поверхности сна чала уменьшается до некоторого минимального значения, а затем возрастает. Наибольшая длина шлифования за период стойкости кру га получается при углах поворота инструмента в диапазоне 0,4...8. Зернистость абразива существенно влияет на показатели процесса шлифования. С её увеличением возрастает оптимальная глу бина шлифования и длина шлифованной поверхности за период стой кости круга. Шероховатость шлифованной поверхности при этом ухуд шается.9. Разработаны рекомендации по изготовлению нового и рекон струкции существующего деревообрабатывающего оборудования с целью калибрования-шлифования паркетных щитов абразивными цилиндрами.10. Результаты диссертационной работы внедрены на Киверцов- 147 -

ском ДОКе. Реконструирован рейсмусовый станок модели CPI2-I на котором вместо ножевого вала установлен абразивный цилиндр, что позволило увеличить скорость подачи обрабатываемых изделий в

2...3 раза.11. Составлены автором и приняты Костромским СКБД-1 реко мендации для внедрения процесса калибрования-шлифования паркет ных щитов абразивными цилиндрами в комплекте оборудования ПАРК-200.12. Анализ технико-экономической эффективности калибрования шлифования паркетных щитов абразивными цилиндрами (на примере Киверцовского ДОКа) показал следующее: • себестоимость финишной обработки I м^ паркетных щитов абразивными цилиндрами в 6,1 раза ниже, чем при последовательной их обработке на рейсмусовом и шлифовальном станках. Производи тельность процесса обработки на реконструированном • станке CPI2-I увеличилась в 3 раза по сравнению с применявшейся ранее обработ-' кой на станке ШлЗЦ-12; • удельные капитальные затраты после внедрения процесса ка либрования-шлифования паркетных щитов абразивными цилиндрами (с учётом стоимости реконструкции станка) в 1,26 раза ниже тако вых при обработке ножевыми валами и шлифовальной шкуркой; • годовой экономический эффект от внедрения калибрования шлифования паркетных щитов абразивными цилиндрами, составляет 18650 руб. на один станок.

1. Соловов A.M. Состояние производства паркетных покрытий в СССР и за рубежом. (Обзорная информация). - М., ВНИПИЭИлеспром, 1975, - 61 с.

2. Луценко В.Д. Производство паркетных покрытий. (Обзорная информация). - М., ВНИПИЭИлеспром, 1979, - 52 с.

3. Цимберов Л.К., Григорьев О.П. Паркетные щиты из древесностружечной плиты и шпона. (Обзорная информация). - М., ВНИПИЭИлеспром, 1980, - 36 с.

4. Разработать и внедрить абразивную обработку листовых древесных материалов с использованием новых абразивных инструментов: Отчёт по научно-исследовательской работе. - № ГР78076250, Львов, 1978, - 93 с.

5. Грицишин С И . Разработка абразивного инструмента на эпоксидной связке и исследование процесса калибрования-шлифования плитных древесных и других материалов: Автор, дис. ...канд. техн. наук. - Львов, 1982, - 22 с.

6. Шее Monte. From crushed glass in parch meni io„ lasers '?- „ \Mood and Wood Produciionr W76, U^4rP^25'24,26,28.

7. Taking a second lookal abrasive planing. - „ Indusin Woodworl<;'' Шв, h/^ Q. -/?. 21

8. Яцюк A.И., Попович В.В. Станок для шлифования брусковьк деталей абразивными кругами: Деревообраб. пром-сть, 1967, № 9. -с. 7. 9. 51цюк А.И. Проблема шлифования древесины абразивными кругами: Автореф. дис. ...докт. техн. наук. - Л., I97I, - 44 с.

9. Яцюк А.И., Заяц И.М. Влияние зернистости абразивного круга на показатели процесса шлифования древесины сосны: Лесной журнал, 1972, № 3. - с. 102-106. - 149

10. Яцюк А.И., Заяц И.М., Якубовский А.В. и др. О влиянии некоторых факторов на силы резания при шлифовании древесины абразивными кругами: Лесной журнал, 1974, № 5. - с. 75-79.

11. Яцюк А.И. Новый способ механической обработки древесины. - Львов: Вища школа, 1975, - 256 с.

12. Яцюк А.И., Оксанич Э.Я. Абразивные круги для шлифования древесины и эффективность их применения. (Обзорная информация). -М., ВНИПИЭИлеспром, 1972, - 54 с.

13. Заяц И.М. Исследование процесса шлифования древесины хвойных пород абразивньми кругами: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - Л., 1970, - 20 с.

14. Заяц И.М. Станок для шлифования плоских и профильных поверхностей абразивными кругами: Лесн. хоз-во, лесн., бум. и деревообраб. пром-сть, 1968, Вып. 4,-с. 37-38.

15. Якубовский А.В. Разработка абразивных кругов с нормированной структурой для шлифования древесины и исследование их свойств: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. -Львов, 1974, -19 с,

16. Жуков Е.В. Исследование процесса шлифования древесины: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - М., 1959, - 22 с.

17. Попов Ю.П. Исследование работоспособности шлифовальной шкурки: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - М., 1964, - 17 с.

18. Попов Ю.П. Применение теории резания к процессу шлифования древесины: Лесной журнал, 1965, № 4. - с, 86-91.

19. Попов Ю.П. Расчет оптимальных режимов работы шлифовальных станков: Деревообраб. пром-сть, 1967, № 9. - с. 12-14.

20. Манжос $.М., Гиццин М.Н. О выборе оптимальной длины контакта шкурки с изделием при ленточном шлифовании: Деревообраб. пром-сть, 1967, № 9. - с. 7.

21. А.С. 420439 (СССР). Шлифовальный станок для обработки - 150 -изделий из древесины / Ф.М.Манжос, А,А.Гончар. - Заявл. 21.11.72. кл. В24в7/28.

22. Зайцева М.А. Исследование влияния различных технических характеристик шлифовальных шкурок на процесс шлифования древесины: Автореф, дис. ...канд. техн. наук. - Л., 1967, - 21 с.

23. Кутуков Л.Г. Исследование процесса шлифования древесины крупнозернистым абразивным инструментом на цилиндровых станках: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - М., 1970, - 20 с.

24. Петрова Т.И. Шлифовальные шкурки и их применение в деревообработке. - К.: УкрНИИНТИ, 1970, - 21 с.

25. Петрова Т.Н. Исследование затупления абразивных шкурок для древесины и методов их восстановления: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - Л., 1972, - 20 с.

26. Гончар А.А. Исследование процесса жесткого шлифования и некоторые конструктивные особенности калибровально-шлифоваль-ных станков для обработки деталей из древесины: Автореф. дисс, ...канд. техн. наук. - К., 1977, - 19 с.

27. Калабина С. К вопросу о шлифовании древесины. - В кн.: Сборник научных трудов ЛТА, - Л., 1978, Вып. 5, - с. II6-II8.

28. KivimaaE IliQ$chniHkrofi inder lloLzSearSeiiung." Mz ds Roh'und WerksiofI-1952, У-^ 5.

29. Kivimoa £. Cuiiing Force in Woodworking. The Siaie Inst Jon Tech. /P^ .^, fleLsinkL ML. ШО, I\I48.

30. Siemrf M JSras/ye p/amg across ihe grain wiih higier grH numbers can reduce finish sanding. Foresi Prod J. m6j^4r P^^FI-5i 3z,$ievens S. Advancemenis in coated o6ras)ves. Pari 8, ASrosive grinding wheels. FurniiProd Ш,И^520гР.2Ъ'21

31. Uamamoio Kazutoshi. ИсследоЬание шлисродания дребесииь/ с применением бибраций.Мокиго/gakkaisbi. - 151 -J.Jap. Wood Res. Soc. Ш4, l\l'-7,-p.52i-526.

32. Зонов Е.Г. Исследование процесса шлифования древесины: Автореф. дис, ...канд. техн. наук. - М,, 1964, - 17 с.

33. Дешевой М.А. Механическая обработка дерева, - Л., изд-во Кубуч, 1934, ч. I, - 511 с.

34. БершадскиЙ А.Л. Резание древесины. - М.-Л.: Гослесбум- издат, 1958, - 328 с.

35. Мурга В.К,, Ивановский Е.Г. Исследование шероховатости поверхности при резании древесины: Лесной журнал, 1972, № I, -с. 82-86.

36. БершадскиЙ А.Л., Цветаева Н.И. Резание древесины. - Минск: Вьш1ейшая школа, 1975, - 304 с.

37. ШгдЬк Л/. Brusery'e drveta-zavisnosi izmedu krupnoce Srusnog zrna и rapavosti povrsine drveia. Qlas soman fak. Univ Beogradu. /Q75, l\/s48, - 5.2g-55.

38. Chiitaro Kato,fJ/sashi Fukui. Measuremeni ofihQ beigi disiriMion of ouier grain iip and ihe effect of ihe dlsiriSuHon ^iaius on ihe rougJiness of finished surface of wood. Mokuzai gakkaish/, J. Jap. Wood Res. $00. mZ fJ-i2,-p. 6/7-625.

39. Кох Петер. Процессы механической обработки древесины / Пер. с англ. под ред. В.В.Амалицкого. - М.; Лесн. пром-сть, 1969, - 328 с. 44, Манжос Ф.М. Точность механической обработки древесины, -- 152 -Л.: Гослесбумиздат, 1959, - 264 с.

40. Вуглай Б.М. Исследование и нормализация чистоты поверхности древесины: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - М., 1957, -39 с.

41. Санёв В.И., Борзенкова С. Шлифование древесины шлифовальной лентой с наложением поперечных колебаний на инструмент: Технология и оборудование деревообрабатывающих производств. - Л., 1980, - с. 48-52.

42. Соболева Т.П. Влияние угла встречи на усилия резания древесины. - В кн.: Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств; Научные труды МЛТИ, 1975, ч.2, Вып. 76, - с. 39-40.

43. Волков Е.Н. Сопоставление разновидностей поперечно- продольного резания древесины: Научные труды МТИ, 1975, Вып.58,-с. 37-41.

44. Леськив В.Д. Исследование зависимости силовых и качественных показателей процесса цилиндрического фрезерования древесины от положения лезвия относительно направления резания: Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - Львов, 1973, - 24 с.

45. Ипполитов Г.М. Абразивно-алмазная обработка. - М.: Машиностроение, 1969, - 335 с.

46. Семко М.Ф. Основы алмазного шлифования. - К.: Техн1ка, 1978, - 192 с.

47. Кудасов Г.Ф. Абразивные материалы и инструменты. - Л,; Машиностроение, 1967, - 159 с.

48. Ваксер Д.Б. Пути повышения производительности абразивных инструментов при шлифовании. - М.: Машиностроение, 1964, -123 с.

49. Маслов Е.Н. Основы теории шлифования металлов. - М.: Машгиз, I95I, - 179 с. 153 -

50. Лурье Г.Б. Прогрессивная технология шшфэванш.: Труд- резервиздат, 1957, - 128 с.

51. Захаренко И.П. Алмазные инструменты и процессы обработки. - К.: TexHiKa, IS80, - 215 с.

52. ТУ 2-035-519-76Е. Алмазозаменители ATP-I8M7. - Введ. 01.10.76; Срок действия до 01.01.85. - 10 о. Группа В 56.

53. Яцюк А.И., Бугаенко Я.П. К вопросу об абразивной обработке древесины дуба. - В сб.: Пэвышение технического уровня и совершенствование технологии производства на предприятиях Msm-леспрома УССР. - Ивано-Франковск, 198I, - с. 93-94.

54. ГОСТ 16483.17-81. Древесина. Метод определения статической твердости. - Взамен ГОСТ 16483-72 в части раздела А; Введ. 01.01.83; Срок действия до 01.01.88. - 8 с. Группа К 09.

55. Леонтьев Н.Л. Техника испытаний древесины. - М., 1970,- 160 с.

56. Савков Е.И. Механические свойства древесины. - М., 1965, - 63 с.

57. Шжурин А.А. Оптимизация технологических процессов деревообработки. - М., Лесн. пром-сть, 1975, - 312 с.

58. Шжурин А.А. Современные методы исследований технологических процессов в деревообработке. « М., Лесн. пром-сть, 1972, -248 с.

59. Штодика планирования экспериментов и обработки их результатов при исследовании технологических процессов в лесной и деревообрабатывающей промышленности /Под ред. А.А.Пижурина,-М., 1972, ч.З. - 73 с. - 154 -

60. Ахназарова Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии, - М., Высшая школа, 1978 , -319 с.

61. Налимов В.В., Голикова Т,И, Логические основания эксперимента, - М., I98I, - 128 с.

62. Кацев П,Г. Статистические методы исследования режущего инструмента, - М,; Машиностроение, 1974, - 239 с,

63. Хартман К, и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / Пер. с нем. под ред. Э.К.Лецкого.-М., Мир, 1977, - 552 с.

64. Санёв В.И., Коробовский А.А. Влияние засаливания шлифовальной шкурки на её работоспособность при обработке древесины. -В кн.: Станки и инструменты деревообрабатывающих производств, Межвуз, сб, научн, тр, Вып, 9, Л., ЛТА, 1982, - с.140.

65. Дерягин Б.В. Что такое трение, - М., Изд, АН СССР, 1952, - 244 с,

66. Ивановский Е,Г,, Василевская П,В,, Лаутнер Э.М, Новые исследования резания древесины, - Лесн, пром-сть, 1972, - 129 с,

67. Иванов Ю.М. Предел пластического течения древесины. - М.; Стройиздат, 1948, - 200 с.

68. Казаков В.Ш. Шлифование при повышенных скоростях резания. - К.: Техн1ка, I97I, - 172 с.

69. Воскресенский А. Резание древесины. - Л.; Гослесбум- издат, 1955, - 199 с.

70. Комаров Г.А. Исследование поперечного фрезерования древесины: Автореф. дис. ...канд. техн. наук, - М., 1964 - 17 с,

71. Бахматов Е,К, Влияние некоторых факторов на процесс глубокого фрезерования древесины сосны, - В сб, назгчн, тр. ЦНИИМОД, Архангельск, 1965, Вып.1, - 18 с.

72. Кугель И.С, Исследование процесса цилиндрического фре- - 155 -зерования древесины дуба и березы: Автореф, дис. ...канд. техн. наук. - Минск, БЛТИ, I960, - 22 с.

73. Любимов В.Г. Шлифование пластмасс новым абразивным инструментом. - Львов, 1979, - 156 с.

74. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. - М.; Лесн. пром-сть, 1975, 384 с.

75. ГОСТ 862,1-76. Паркет штучный. Технические условия. - Взамен ГОСТ 862-69 в части раздела штучного паркета. - Введ. 01.01.78. - II с. Группа Ж16.

76. ГОСТ 862.2-76. Паркет мозаичный. Технические условия. - Взамен ГОСТ 862-69 в части мозаичного паркета. - Введ. 01.01.79.-7 с. Группа Ж16.

77. ГОСТ 862.3-77. Паркетные доски. Технические условия. - Взамен ГОСТ 862-69 в части паркетных досок. - Введ. 01.01.79. -14 с. Группа Ж16.

78. ГОСТ 862.4-77. Паркетные щиты. Технические условия. - Взамен ГОСТ 862-69 в части паркетных щитов. - Введ. 01.01.79. -17 с: Группа Ж16.

79. Яцюк А.И., Багрийчук В.А. и др. Методы и средства оптимизации процесса шлифования изделий из древесины абразивными кругами. - В кн.: Научно-технический прогресс в деревообрабатывающей промышленности: Тез. докл. К., 1978, - с. 50-51.

80. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. - М., 1977, - 51 с. - 157 -