автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Увеличение износостойкости дереворежущего инструмента, применяемого а лесопилении и деревообработке, посредством лазерного термоупрочнения

Санкт-Петербургская лесотехническая академия

На правах рукописи

ВОХШНйН Николай Александрович

УЖ 647.05:621.9.02

УВЕЛИЧЕНИЙ ИЗНОС ОС ТО лКСС ТИ ДЕРЕВОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА,

ПРИМЕНЯЕМОГО В ЛЕСОПИШНШ И ДЕРЕВООБРАБОТКЕ,

ПОСРЕДСТВОМ ЛАЗЕРНОГО ТЕН10УПР0ЧНЗШЯ

05.21.05 - Технология и оборудование деревообрабатывавцих производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Са нкт-Петербург - 1991

Работа выполнена на кафедре лесопильного производства и

гидротехнической обработки древесины Санкт-Петербургской лесотехнической академии.

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент ПЛЮСНИН В.Н.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент АН, СМИРНОВ Б.В.

Ведущее предприятие

кандидат технических наук ТАРАСОВ С.П.

Санкт-Петербургское научно-производственное объединение "НАУЧФАНПРОМ"

Защита диссертации состоится " 1992 г.

в " " часов на заседании специализированного совета Д 063.50.01 в Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 194018 г.Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Отзывы, на автореферат в дувх экземплярах с заверенной подпкью направлять по вышеуказанному адресу.

Автореферат разослан "" января 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук,

профессор

Анисимов Г.М.

Актуальность темы. Увеличение объемов лесопильного и деревообрабатывающего производства влечет за собой наращивание выпуска дереворежущего инструмента. Затраты инструментальных сталей, идущих на изготовление инструмента, составляют десятки тысяч тонн в год. Однако износостойкость существующего инструмента между переточками составляет несколько часов. Шсгрый износ и затупление во время работы, износ при многочисленных переточках снижают срок службы инструмента, увеличивают его расход и в конечном счете увеличивают себестоимость выпускаемой продукции. Кроме того, растет время простоя основного оборудования при перестановках инструмента и дополнительно загружается заточное оборудование, ухудшается качество выпускаемой продукции всвязи с обработкой инструментами, быстро теряющими начальные параметры микрогеометрии режущих элементов. С этим же связано и увеличение энергоемкости процессов механической обработки древесины.

Таким образом, борьба за увеличение износостойкости дереворежущего инструмента является одним из звеньев в цепи мероприятий по снижению себестоимости и повышению качества выпускаемой продукции.

Цель -работа - теоретическое обоснование и создание практических рекомендаций для внедрения в технологию подготовки дереворежущих инструментов лазерного термоупрочнения, как средства увеличения их износостойкости, разработка новых подходов к оценке режущей способности инструмента.

Методы исследований. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследований.

Теоретические исследования были посвящены изучению и развитию представлений об износе и затуплении дереворежущего инструмента, разработке новых методов моделирования процесса износа.

Экспериментальные исследования проводились на мощных оптических квантовых генераторах ера-3500, ера-7000 (производства США), ХЕЕР-1 (производства Болгарии), "Катунь", "Кипр" отечественного производства. Металлографические исследования были выполнены на базе Центра лазерных технологий ЛГТУ. Производственные проверки и испытания проводились в условиях лесопильных, мебельных и фанерных предприятий Ленинграда и Ленинградской области в период с 1985 по 1991 г.

' Научная новизна. В работе впервые проведены комплексные исследования по влиянию непрерывного лазерного излучения на стали 9ХФ, 9Х®1, У10А, УТОАГ, 8Х6НФТ, 7КШФА, 8Н1А, 8Н2А, применяемые для изго-

товления дереворежущих инструментов.

Доказана принципиальная возможность и разработана методика газолазерного термоупрочнения инструментальных сталей, позволяющая доводить их поверхностную микротвердость до 70 hrc . Выявлен механизм уточнения.

Установлено, что дереворежущие инструменты, которым присущи малые углы заострения, закаленные газолазерным излучением до твердости 68...70 hrc , не обнаруживают при работе признаков хрупких разрушений.

Разработаны оптимальные схемы лазерной закалки основных видов стальных дереворежущих инструментов.

Предложен графический метод моделирования кривой затупления резца, отличающийся от известных методов своей простотой и наглядностью.

Практическая ценность. Разработаны практические рекомендации для получения упрочненных слоев с требуемыми размерами и свойствами при использовании газолазерных установок.

Предложены составы шндэытий, обеспечивающие максимальную эффективность лазерной закалки.

Разработаны практические рекомендации по схемам и технологическим режимам лазерной закалки основных видов стального дереворежущего инструмента.

Создано программное обеспечение, позволяющее сократить время на закалку дисковых и рамных пил, рубительных, фрезерных и лущильных ножей.

Реализация работы. Предлагаемая технология увеличения износостойкости дереворежущего инструмента внедрена в центре лазерных технологий ЛГТУ, в лазерной лаборатории МГП "Новотех", созданной на производственной базе ЦНИИФ. Выполнены работы по лазерному термоупрочнению промышленных партий рамных пил для ПМО "Невская Дубровка", Жарковского ДОКа, фрезерных ножей для ЛПМО. "Нева", лущильных ножей для ЦНИИФ, дисковых пил-для Объединения народных промыслов и а/о "Лес". Испытания показали рост износостойкости упрочненного инструмента в 2...3,5 раза, при высоком качестве обработки поверхностей древесины и неизменных энергозатратах на цроцессы пиления, фрезерования и лущения.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в ITA (I988-1991 гг.), Всесоюзной конференции по прогрессивным спосо-

бам сварки (1991 г.), на Всесоюзной конференции по надежности дереворежущего инструмента (1991 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано три печатные работы, список которых приведен в конце автореферата.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и Приложений. Работа содержит 450 страниц машинописного текста, 73 рисунка . Список используемой литературы включает Т09 наименований. Общий объем работы составляет 234 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОМ

Во введении дано обоснование актуальности теш диссертации, сформулированы цели и задачи исследований.

В первом разделе приведен анализ отечественных и зарубежных работ по увеличению износостойкости дереворежущих инструментов, применяемых в лесопилении и деревообработке. Рассмотрены конструктивные, эксплуатационные и технологические методы увеличения износостойкости дереворежущих инструментов. Последняя группа методов рассмотрена наиболее подробно.

На основе литературных данных проведен анализ оснащения режущих элементов инструмента пластинами из вольфрамокобальтовнх и бозвольфра-мовых твердых сплавов, поликристаллаческих сверхтвердых материалов.

Рассмотрены известные способы нанесения покрытий на основе метал-лоподобных и неметаллических соединений типа карбидов, нитридов, бори-дов и окислов на реяущие элементы инструглента. В этой связи приведены результаты ранее проведенных исследований по наплавкам стеллитов и со-рмайтов, ионоплазменному реактивному напылению в Еакууме, азотированию, ционированию, нитроцементации и некоторым другим прогрессивным методам, позволяющим увеличивать срок службы инструмента.

Проанализированы'работы А.В.Моисеева, А.В.Носова, Д.В.Быкова в области поверхностных способов упрочнения.дереворежущих инструментов, в частности, электро-искрового упрочнения. Проведено обобщение исследований А.Э.Грубе, А.В.Алексеева по электроконтактной закалке зубьев стальных дереворежущих пил. Электроконтактная закалка зубьев пил во многом позволяет-обеспечить использование потенциальных возможностей инструментальных сталей, доводя их твердость до 57...62hrc , в то время как обычная твердость зубьев пил не превышает 42...45нпс . Микроструктура металла вершины зуба после закалки представляет собой мелкоигольчатый мартенсит, а износостойкость его увеличивается на 50-80^.

Несмотря на обнадеживающие результаты широкое применение данного способа заметно сужают жесткие требования к закалочному оборудованию и -к отсутствию трещин при закалке холодноплющеных зубьев.

Одним из перспективных направлений в области повышения ресурса работы инструментов в различных областях техники является применение лазеров. Лазерное излучение способно существенно увеличивать поверхностную микротвердость и одновременно коррозийную стойкость инструмента. Кроме того, выгодное отличие лазерного излучения от других источников нагрева заключается в отсутствии динамических воздействий, возможностью транспортировки луча на значительные расстояния и подвода его к труднодоступным поверхностям инструмента, возможностью подвергать закалке небольшие площади материала. Работы по лазерной закалке сталей выполнялись в основном металлообработчиками (А.Г.Григорьянц, А.И.Сафонов, В.С.Коваленко, Н.А.Леонтьев). Из исследований, выполненных в области лазерного термоупрочнения дереворежущих инструментов, наиболее системный характер носят работы Е.А.Паг,филова, связанные с применением импульсных твердотельных лазеров семейства "Квант". Наря- . ду с неоспоримыми достоинствами импульсной закалки необходимо отметить ее относительно низкую производительность и неравномерность зоны закалки, связанную с импульсным характером излучения. Импульсную закалку твердотельными лазерами наиболее целесообразно применять при обработке инструментов небольших линейных размеров. Так, по данным автора, износостойкость фрезерных ножей для обработки ДСтП после лазерной обработки на установке "Квант-17" выросла более, чем в два раза.

Анализ проведенных исследований показал, что в настоящее время лазерное термоупрочнение дереворежущего инструмента, выполненного из специальных сталей, исследовано фрагментарно.

В большинстве работ, посвященных лазерной закалке, не учитываются специфические особенности дереворежущих инструментов, как с точки зрения их конструкции и условий эксплуатации, так и с точки зрения характерных особенностей инструментальных сталей.

Нет целостного представления о вопросах подготовки инструмента к закалке, оптимальных режимах, об особенностях поведения упрочненного инструмента при переточках.

Технологические режимы разработаны для единичных типов инструмента и базируются на применении импульсных твердотельных лазеров.

Для достижения цели в работе было необходимо решить следующие задачи:

выявить особенности влияния различных режимов непрерывного газо-

лазерного излучения на поверхности традиционных и перспективных дереворежущих статей;

установить и обосновать взаимосвязь основных факторов процесса и их влияние на оценочные показатели;

определить области целесообразного применения мощных газовых лазеров в инструментальном деле;

проанализировать и усовершенствовать существующие методы оценки режущей способности инструментов;

теоретически спрогнозировать и экспериментально подтвердить технологические режимы газолазерной закалки для основных видов дереворежущих инструментов, максимально адаптировав их к условиям реального производства.

Второй раздел посвящен теоретическим исследованиям принципиальных вопросов износа и затупления дереворежущих инструментов. На основании работ отечественных и зарубежных авторов (К.И.Демьяновского, В.С.Рыбалко, С.А.Воскресенского, М.А.Дешевого, А.Л.Бершадского, В.И.Любчен-ко, ¿.Кивимаа) об износе можно говорить, как о сложном комплексном явлении со многими факторами, влияние которых на процесс ухудшения режущих свойств инструмента неодинаково на различных этапах работы последнего. Одним из определяющих факторов процесса износа являются снижение твердости, возникновение термических напряжений и как следствие этого пластические деформации и абразивное диспергирование.

Таким образом, поверхностное термоупрочнение - оправданный с точки зрения теории путь увеличения износостойкости.

Далее в разделе рассмотрены современные представления о характере изменения микрогеометрии резца в процессе затупления. Так, большинство авторов (В.Г.Морозов, Г.А.Еотов) склонны описывать кривую изменения микрогеометрии, задаваясь конкретным видом функции (гиперболой, параболой, эллипсом),или исходили из допущения, что кривая затупления описывается уравнением второй степени.

Такие подходы, несмотря на громоздкие вычисления, обеспечивают достаточно высокую точность получения кривой затупления. Вместе с тем они требуют как минимум трех измерений размеров с физического резца: износ по передней поверхности ап , задней -а3 , по биссектрисе угла заострения ам . От точности этих измерений зависит целесообразность применения данных методов.

Для упрощения моделирования процесса изменения ми1фогеометрии резца был предложен метод графического моделирования, основанный на принципах начертательной геометрии.

Так, за основу было принято ранее выдвигавшееся утверждение о том, что кривая затупления наиболее точно описывается ветвями гиперболы и параболы.

Бторое допущение заключается в сведении реально существующего резца к конусу с тем лее углом заостренияВ^=В^ (рис.1). Как видно

ленный линейный износ 4 к , будут принадлежать одна и только одна гипербола и одна и только одна парабола, тлеющие общую точку.

На рис.2 а приведено решение задачи по определению истинных величин интересующих нас кривых методом перемены плоскостей проекций. На рис.2 б показана полученная модель кривой затупления при соединении узловых точек ломаной линией. Анализ и построения, проведенные с использованием средств вычислительной техники, позволяют утверждать, что оптимальным ведом соединения узловых точек является кривая типа кубического В-сплайна.

Математический сплайн (зрв&СП ) - специальный многочлен, принимающий в узлах вид выражения (I) и обеспечивающий непрерывность в них производных:

в4*

Рис.1.

с

из рисунка, по мере увеличения линейного износа и для реального резца и для конуса будет соответствовать одинаковая по шрине условная площадка износа. Если исходить из утверждения, что кривая затупления описывается как гипербола, переходящая в точке перегиба в параболу, мошо утверждать, что поверхности усеченного конуса, имеющего определенный угол заострения в* и опреде-

(I)

Для каждого отрезка^',изменения X - кубическая сплайн-функция записывается в виде:

где Л с тг = / (X;) и* С =12... ги

¿■^•t -V/ УС

/V - число узлов

ГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФОРМЫ КРИВОЙ ЗАТЧПЛЕНИЯ РЕЗЦА

При известных Яс'.у^лц эта ¿Ьормула задает сплайн-аппроксимацию. Для удобства дальнейших вычислений была разработана универсальная программа на языке "Паскаль", позволяющая проводить аппроксимацию, интерполяцию и экстраполяцию полученной сплайн-функции.

Таким образом, появляется возможность, используя метод графического моделирования, проводить экспресс-контроль за микрогеометрией резца, основываясь на одном постоянном и одном переменном параметрах.

Третий раздел посвящен исследованиям лазерного термоупрочнения инструментальных сталей 9ХФ, 9ХШ, У10А, УТОАГ, 8Х6НФТ, 7Н2МФА, 8HIA, 8Н2А, используя в качестве источников лазерного излучения установки FFA-3500 и XEEP-I. Проведен анализ химических составов и режимов заводской термообработки последних, на основании которых сделан вывод о малой вероятности увеличения стойкостных характеристик данных сталей традиционными способами.

Разработана методика подготовки (чернения) образцов и проведения лазерной обработки. Диапазон варьирования режимов составлял от 500 до 2000 Вт по мощности и от 10 до 60 мм/с по скорости. Были исследованы системы фокусировки лазерного луча системами сферических и цилиндрических линз, зеркал, составленных по схеме Кассегрена, сферической линзой. Выявлены зависимости црофиля закаленной зоны от фогусировки лазерного луча.

Были проведены исследования макро- и микроструктур сталей с использованием оптических микроокопов МЕС-10, МКМ-Ю, NcopAot -21 при увеличении 10...1000. Глубина и ширина зоны упрочнения измерялась на шгафах поперечного сечения дорожек упрочнения.

Ми1фотвердости зоны лазерного воздействия измеряли на ми1фотвер-домере ПМТ-3 производства ЛОЖ). Средние значения микротвердости определяли по 15...20 замерам.

Рентгеноструктурный фазовый анализ проводили на дифрактометре общего назначения ДРОН-3. Для идентификации фаз использовали данные картотеки AS ТМ. Количество остаточного аустенита рассчитывали по соотношению интегральных интенсивностей рентгеновских дифракционных линий (ПО) и-(III) по формуле В.А.Ланда:

(3)

где

(.110), У^ (III) - площади пиков дифракционных линий

азы и / -фазы, соответственно.

Для выявления влияния лазерного излучения на химический состав зоны упрочнения использовали рентгеновский микроанализатор французского производства Сатеса^б—16.

Полученные в ходе экспериментов размеры упрочненных зон по глубине в зависимости от параметров режима приводени на рис.3. Дпя других исследуемых сталей зависимости носят подобный характер. Влияние мощности лазерного излучения и скорости обработки и толщины образца на ширину зоны упрочнения приведены на рис.4.

15

45

0,3

0,2

0,1

<

1 л о лга^ ч

1 к— О

500

800

Рис.3. Зависимость глубины ^ зоны упрочнения от мощности лазерного излучения и скорости обработки Ц^ :

-- влияние мощности излучения;

---- влияние скорости обработки;

а - сталь 9Х®; ф- сталь 7Н2МФА

Наибольшие размеры зон упрочнения на стали 7Н2МФА при прочих равных условиях объясняются ее меньшей теплопроводностью в связи о легированием двумя процентами никеля. В свою очередь, введение марганца, как элемента, повышающего устойчивость переохлажденного аус-тенита, вызывает увеличение прокаливаемости стали У10АГ в сравнении с УЮА, что обеспечивает большие размеры закаленных дорожек.

В дальнейшем бил проведен расчет и систематизация температурных полей в обрабатываемых лазерным излучением сталях.

В, мм

15

эр

375

2^5 2Р 175

30

45

V ""/с

40 "»ус

--♦

----■

500 вт

Vя Г-ШГ- _в

---- \

Рис.-±. Зависимость ширинызони упрочнения от мощности

лазерного излучения Ра и скорости обработ:ш Т/л :

- - влияние мощности;

--- - влияние скорости обработки;

■ - стачь 9X14,1; ф- стаяь 71ШФА

Анализ распределения температурных полей показал, что относительно простая формула д.пя определения температурного состояния, полученная Н.Н.Рыкалиным, дает достаточно точные результаты. Автор вывел ее в виде уравнения квазистапионарного состояния процесса распространения теплоты точечного источника постоянной мощности В\ , движущегося с постоянной скоростью 1Г по поверхности полубесконечного тела.

Повысить точность расчетов температурных полей при больших значениях расфокусировки луча, сохранив их относительную простоту, позволило использование модати поперечно-полосового источника нагрева. Анализ результатов расчетов по данным моделям позволяет заключить, что они позволяют проводить инженерные оценки предполагаемых размеров упрочненных зон. Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.

Дорометрические исследования упрочненных сталей показали, что максимальный уровень микротвердости достигается на стали ЭХ®. Несколько ниже твердость стали 7Н2МФА, что связано с меньшим содержанием углерода. Соответственно, для достижения твердости 70НИС необходимо практически полное растворение карбидов и насыщение угле-

родом мартенсита.

В разделе приведены близкие к оптимальным режимы закалки на максимальную твердость всех исследованных сталей. Характерные рафики распределения минротвердости по глубине зоны лазерного влияния приведены на рис.5.

На основании исследований данного раздела появ.ляется возможность создания промышленной технологии лазерной закалки. Для ее реализации должны быть учтены не только металлургические, но и чисто инструментальные факторы.

Четвертый раздел посвящен методике лазерной закалки и последующей подготовке фрезерных резцов. Резцы изготавливались из стати 9Х1М размером 90x40x2,5, с твердостью после заводской обработки 43 Нйс и углом заточки 45 В качестве чернения впервые был применен Дековый лак, более доступный, чем традиционно используемый СГ-504. Обработка велась по задней грани полосами, перпендикулярными режущей кромке на установке ЕРА-350. в среде защитного газа. Параметры обработки варьировались в пределах 1...1,5 кВт по мощности и 16...80 мм/с по скорости.

0.7 Ь.,мм

Рис.5. Изменение ми1фотвердости по

глубине зоны лазерного воздействия на инструментальные стали. Режимы обработки: = I кВт; = 40 мм/с: = 1,2 кВт; 60 мм/с; = 1,2 кВт; 1Я = 60 мм/с; = I кВт; т£= 30 мм/с; = I кВт; УА =25 мм/с

эхам

У10АГ УЮА 8Н1А 7Н2МФА

Рл

а

Рл Рл Рл

В результате обработки удалось достичь поверхностной твердости более 63 ннс . Резцы затачивались на станке ТЧНП-63 с охлаждением водой кругом ЭБ40СМ2К с последующим выхаживанием и ручной доводкой по плоской фаске и передней грани оселком из карбида кремния зернистостью 6-4, твердостью ЧТ на кералической связке. В ходе заточки произошел самоотпуск закаленных зон на 2. ..4ннс . Испытания проводились в производственных условиях на фрезерном станке оригинальной конструкции. Кроме визуальных наблюдений, макрофотографирования и замеров линейного износа по каждой дорожке упрочнения .были смоделированы кривые затупления поело каждого часа непрерывной работы. Такая методика позволила выделить из исследуемых режимов близкий к оптимальному, по которому была проведена лазерная закалка партии инструмента. Статистическая обработка полученных результатов показала рост износостойкости обработанного материала в 2.5...3 раза по сравнению со стандартными и тем самым подтвердило принципиальную правильность направления дальнейших исследований.

В пятом •раздело проводились исследования и разработка практических рекомендаций по применению лазерного термоупрочнепия стального дереворежущего инструмента и сравнения последних с ранее разработанными традиционными методами увеличения износостойкости. В первую очередь исследованиям подверглись горячешпощеные . рамные пилы (ГОСТ 5Ь^4-75). Были опробованы схемы упрочнения режущей части зубьов: по задним граням и двустороннее упрочнение по боковым граням. Экспериментальные пилы были обработаны по зубьям, имеющим одинаковый путь резания более, чом в пятидесяти комбинациях по схемам обработки и режимов, иак и ожидалось, наилучшие результаты выявлены при двусторонней обработке по боковым граням в режимах, обоснованных в разделах 2 и 3. Распределение твердости'по зубу упрочненной с одной стороны рамной пилы показано на рис.6.

Для проведения стойкостных испытаний лазерной закалке в режимах, близких к оптимальным, были подвергнуты промышленные партии рамных пил для ПО "Невская Дубровка" и Марковского ДОКа. Отмечается сравнительный рост износостойкости в 2,11 раза непосредственно после закалки и от «¿,25 до ¿,32 раза после последующих переточек. Испытания проводились в соответствие с "Методикой стойкостных испытаний дереворежущих инструментов при проведении НИР", разработанной в 1986 г. ВНИИинструадента.

42.. .46 'HRC

/

Ш -.36 /HRC

62. ■ .64 HRC

/

68. ■ .70 hrc

62...64 hrc

a б

r

в

Рис.6.

На рис.7 показаны изменения основных параметров микрогеометрии стандартных и термоупрочненных зубьев в зависимости от пройденного пути резания. Исходя из результатов испытаний и используя методику по определению потребности инструмента, выполнен расчет потребности упрочненных пил для восьмирамного лесопильного цеха. Потребность в пилах при внедрении лазерного термоупрочнения снижается в 3,2 раза.

В данном разделе диссертации кроме того разработаны технологические режимы лазерного термоупрочнения рубительных ножей из сталей 9Х5ВФ, 85ХФ, 8Х6НФТ, выпускаемые по ГОСТ 17315,и лущильных ножей из стали 85ВФ, выпускаемые по ТУ I4-I-I9I8-76. Ножевой инструмент обрабатывается по задней грани с коэффициентом перекрытия дорожек Кп= 0,5. В разделе разработана методика газолазерной закалки, подготовительных операций и рекомендации по заточке данных видов ножей. Результаты производственных испытаний показали рост износостойкости рубительных и лущильных ножей в 2...2,5 раза при неизменном качестве обработки.

Для снижения времени на установку инструментов на рабочем столе при лазерной закалке было разработано программное обеспечение для стола с ЧПУ ЗИТ 503, позволяющее вдвое сократить время, необходимое яа закалку инструмента.

В шестом разделе рассмотрены вопросы экономической эффективности при внедрении лазерного термоуцрочнения рамных пил рубительных и лущильных ножей. Выбор этих инструментов в качестве базовых обусловлен их широким распространением. В качестве оборудования предполагается использовать лазерный технологический комплекс "КИПР", серийно выпускаемый отечественной промышленностью.

6

'Рис.7. Износ зуба в зависимости от пути резания: а - износ по ширине зуба; б - износ по высоте зуба;

1 - стандартный горячеплющеный зуб;

2 - термоупрочненный лазером Рл = 800 Бт, VA =32 мм,

3 - термоупрочненный лазером РЛ = 700 Вт, "Va =24 мм,

По результатам расчетов прямых и косвенных затрат себестоимость диницы термоупрочненного инструмента составляет: 18,17 руб. для лу-;ильного ножа, 3,02 - для рубительного ножа и 1,2 руб. - для рамной :илы. Такая сравнительно 1шзкая себестоимость делает целесообразным •недрение газолазерной закалки в производство.

Расчетный экономический эффект от внедрения лазерной закалки >амных пил для восьмирамного лесопильного цеха составляет свыше ¡1 тыс.руб. за год. К настоящему времени экономический эффект от шедрения технологии составляет до 20 тыс.руб.

В седьмом разделе освещены перспективы применения лазерной тех-[ики в инструментальном деле. Предлагается использовать мощные газо-1ые лазеры для обработки дисковых пил. Такие работы уже проводились [ показали свою эффективность. Создано программное обеспечение для штимизации процесса закалки пил любых диаметров.

Кроме того, предложено использовать лазеры в качестве источника [агрева при термоплющении зубьев пил. Работы в этой направлении уже гроводились, но носили чисто лабораторный характер. Среди других юзмокных сфер применения лазерной техники можно выделить: лазерную [аплавку износостойких покрытий, лазерную вальцовку пил, зубопрофи-шрование и прорезание пазов в пилах, лазерную сварку стыков ленточ-1ых пил. Это - перспективные направления исследований, которые до шх пор не носили систематического характера.

вывода и основшв результату рабой

1. Исходя из анализа комплекса факторов, ведущих г. износу и за-■уплению дереворежущих инструментов, следует, что способы упрочнения, ¡вязанные с улучшением твердостных характеристик инструментальных :талей, способны замедлить процессы износа и затупления во времени и ?ем самым увеличить цикл работы инструмента мевду переточками.

2. Обработка дереворежущих инструментов, изготовленных из инст->ументальных сталей потоками высококонцентрированной энергии (непре-швным газолазерным излучением), является одним из перспективных шособов увеличения износостойкости дереворежущих инструментов.

3. Лазерная закалка инструментальных сталей позволяет добиться >аких значений твердости (70НИС для стали 9X2.0, достижение которых Традиционными способами ведет к нежелательным побочным эффектам.

4. Теоретические исследования моделей 1фивой затупления позво-гяют полагать, что способ графического моделирования кривой затупле-

ния может быть использован для экспресс-контроля состояния режущей 1фомки наряду с существующими способами.

5. Сочетание достоинств лазерной закалки сталей с обоснованной методикой закалки дереворежущего инструмента дает возможность подбирать режимы первой,наиболоа соответствующие к геометрическим и угловым параметрам инструмента.

6. Экспериментальные исследования и производственные испытания позволяют утверждать, что лущильные, рубительные ножи, рамные и дисковые пилы, прошедшие лазерное термоупрочнение, обеспечивают рост износостойкости в 2...3 раза по сравнению со стандартными инструментами .

' 7. Многочисленные замеры говорят о неизменном характере износа термоупрочненного инструмента, лишь замедленного по времени.

8. Расчеты экономической эффективности лазерного термоупрочнения стального дереворежущего инструмента говорят о целесообразности применения данного метода в качестве производственного на лесопиль-нодеревообрабатывагощих предприятиях.

9. Для рациональной загрузки дорогостоящего лазерного оборудования необходимо применение программного перемещения стола с ЧЛУ, адаптированного к размерам и формам обрабатываемого инструмента.

10. Для эффективного использования лазерной технологии в подготовке инструмента особое внимание должно быть обращено на комплексное использование лазерного оборудования в условиях реального производства.

Основное содержание диссертации изложено в следующих печатных работах:

1. Вохмянин H.A. К вопросу увеличения износостойкости дереворежущего инструмента: Станки и инструменты деревообрабатывающих производств: Меж.вузовский сб.науч.тр. / JITA. - Л., 1990.-С.4-6.

2. Вохмянин H.A. О лазерном термоупрочнении стального дереворежущего инструмента: Станки и инструменты обрабатывающих производств: Меж.вузовский сб.науч.тр. / ЛТА. - Л., 1991.

3. Вохмянин H.A., Чекмезов А.П. Лазерное термоупрочнение дереворежущего инструмента из сталей 7Н2ША и ЭХШ: Меж.вузовский сб.