In this regard at department of woodworking machines and tools the mill which has an opportunity to change the angles of cutting and an axial corner at the same time is designed and made. It will allow to reduce power by cutting, to increase quality of the processed sur-face and to increase the period of firmness of the tool.На кафедре деревообрабатывающих станков и инструментов спроектирована и изготовлена фреза, у которой есть возможность изменять углы резания и осевой угол одновременно. Это позволит уменьшить мощность на резание, повысить качество обработанной поверхности и увеличить период стойкости инструмента

Болочко, Д. Л.

Гаранин, В. Н.

Гришкевич, А. А.

Electronic archive of the Ural State Forest Engineering University

 155 лесотехнический университет». № 2010126623/22; заяв. 29.06.2010; опубл. 27.03.2011. Бюл. № 9. 3 с. 7. Патент 110377 РФ, МПК D 21 D 1/00. Наборная гарнитура для роспуска волок-нистых материалов / С.Н. Вихарев, М.А. Гусев. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет». № 2011120588/12; заяв. 20.05.2011; опубл. 20.11.2011. Бюл. № 32. 2 с. 8. Патент 125203 РФ. Гарнитура дисковых мельниц / С.Н. Вихарев, М.М. Букей. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехниче-ский университет». № 2012138841/12, заяв. 10.09.2012, опубл. 27.02.2013. Бюл. № 6. 2 с. 9. Патент 76648 РФ. Гарнитура дисковой мельницы / С.Н. Вихарев, А.В. Кулако-ва. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотех-нический университет». № 2008116181/22, заяв. 24.04.2008, опубл. 27.09.2008. Бюл. № 27. 2 с.  УДК 674.055:621.934(043.3)  А.А. Гришкевич, В.Н. Гаранин, Д.Л. Болочко (А.А. Grishkevish, V.N. Garanin, D.L. Bolochk) (БГТУ, г. Минск, РБ) Е-mail для связи с авторами: dosy@mail.ru  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УСТОЙЧИВОСТЬ  ДЕРЖАТЕЛЯ НОЖА ФРЕЗЕРНОГО ИНСТРУМЕНТА  НА ОПОРЕ СКОЛЬЖЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ  THEORETICAL CALCULATIONS THAT DETERMINE THE STABILITY  OF THE KNIFE HOLDER MILLING TOOL  ON A SUPPORT SLIDING IN THE PROCESS OF OPERATION  На кафедре деревообрабатывающих станков и инструментов спроектирована и изготовлена фреза, у которой есть возможность изменять углы резания и осевой угол одновременно. Это позволит уменьшить мощность на резание, повысить качество обработанной поверхности и увеличить период стойкости инструмента. In this regard at department of woodworking machines and tools the mill which has an opportunity to change the angles of cutting and an axial corner at the same time is designed and made. It will allow to reduce power by cutting, to increase quality of the processed sur-face and to increase the period of firmness of the tool.  Резание древесины и древесных материалов с использованием лезвийного ин-струмента является одним из основных видов обработки при изготовлении мебели, столярных изделий, получении щепы и в других производствах. Механическая обра-ботка древесины и древесных материалов методом фрезерования занимает в этих тех-нологических процессах одно из ведущих мест.  Однако обеспечение качества и производительности оборудования с применени-ем существующих технологий обработки древесины связано с необходимостью ис-пользования разнообразного дереворежущего инструмента и больших затрат электро-энергии. Одним из эффективных направлений решения задачи для различных технологи-ческих процессов обработки древесины является придание инструменту возможности изменения углов резания и осевого угла при переходе с одних режимов резания на    Электронный архив УГЛТУ 156другие, что позволит уменьшить энергию на деформацию удаляемого слоя и повысить ресурс работы инструмента. Конструкция фрезерного рефлекторного (от латинского reflekto – «загибаю назад, поворачиваю») инструмента состоит из корпуса и двух подвижных держателей ножа, поэтому возникает необходимость расчёта их устойчивой работы во время разгона (торможения) и во время обработки материала. На основании полученных данных нашего исследования будет сделано заключение о необходимости фиксации подвиж-ных частей фрезы.  Для реализации поставленных целей необходимо решить следующие задачи: 1. На основании 3D-модели определить моменты сил инерции, действующие на подвижные элементы во время разгона (торможения) инструмента. 2. Разработать 3D-модель обработки материала фрезерного инструмента с ре-флекторными свойствами. 3. Определить силы, возникающие в процессе фрезерования древесины инстру-ментом с рефлекторными свойствами. 4. Произвести расчеты для определения закономерностей поведения инструмента с рефлекторными свойствами в режиме обработки материала. 5. Сделать вывод о возможности использования разработанной 3D-модели фре-зерного инструмента в режиме резания материала. На рисунке 1 представлена конструкция рефлекторного инструмента с изменяе-мыми угловыми параметрами. Держатель ножа 3, на котором крепится нож 4, является частью шара и контакти-рует с корпусом 1, 2 по части сферической поверхности. Ввиду этого он имеет три вращательных степени свободы относительно корпуса фрезы, что обеспечивает широ-кие возможности по установке ориентации ножа как для целей научных исследований, так и для использовании в производстве с целью оптимизации процессов обработки за-готовок [1].  На рисунке 2 приведена схема трёх последовательных поворотов держателя ножа (а) и расчётная схема действующих сил во время работы инструмента в режиме разго-на/торможения (б). В программе SolidWorks были получены координаты центра тяжести держателя ножа и моментов инерции. На основании ранее выполненных расчетов предлагается использование углов Эйлера с центром координат в плоскости, находящейся на оси вращения инструмента.  Предлагаемая модель позволяет определить реакцию связи корпуса инструмента с подвижным сектором на условия эксплуатации и изучить особенности взаимодействия адаптивного инструмента с обрабатываемым древесным материалом. Дальнейшие расчёты будем выполнять с использованием программы Mathcad.  Зададимся следующими параметрами разгона фрезерного инструмента с целью изучения расчетной модели: ω = 600 с–1 – угловая скорость вращения инструмента; 20 = с–2 – угловое ускорения инструмента в режиме разгона; m = 0,2 кг – масса подвижной части инструмента; φ0 = θ0 = ψ0 = 0 – углы в начальном положении. Расчёты проводились путем измерения углов θ (относительно оси Х – угол реза-ния) и ψ (относительно оси Z – угол в плане) в диапазоне 0–9º; представим в таблице 1 расчёты с использованием пакета MathCad (угол φ = 0 = const).  Электронный архив УГЛТУ 157   Рис. 1. Общий вид фрезы рефлекторной: 1 – корпус правый; 2 – корпус левый; 3 – держатель ножа; 4 – нож (угол заточки 40°);  5 – винт для фиксации держателя ножа; 6 – винт для фиксации частей корпуса;  7 – винт для крепления ножа                                     а                                                         б  Рис. 2. Схема трёх последовательных поворотов держателя ножа (а);  расчётная схема фрезы в режиме разгона/торможения (б);  ψ – угол прецессии, θ – угол нутации, ϕ – угол собственного вращения  Таблица 1  Результаты расчёта инструмента во время разгона (торможения)   , град θ, град  , град |Фτ|, Н |Фn| ∙ 103, Н |Мсф|, Н ∙ м 0 0 0 0,187 3,358 580,829 3 0,187 3,358 580,8 6 0,187 3,358 580,711 9 0,187 3,358 580,566 Электронный архив УГЛТУ 158Окончание табл.  , град θ, град , град |Фτ|, Н |Фn| ∙ 103, Н |Мсф|, Н ∙ м 0 3 0 0,186 3,356 580,829 3 0,186 3,356 580,8 6 0,186 3,356 580,711 9 0,186 3,356 580,566 0 6 0 0,186 3,354 580,829 3 0,186 3,354 580,8 6 0,186 3,354 580,711 9 0,186 3,354 580,566 0 9 0 0,186 3,353 580,829 3 0,186 3,353 580,8 6 0,186 3,353 580,711 9 0,186 3,353 580,566 3 0 0 0,187 3,358 580,8 3 0,187 3,358 580,711 6 0,187 3,358 580,566 9 0,187 3,358 580,364 6 0 0 0,187 3,358 580,711 3 0,187 3,358 580,566 6 0,187 3,358 580,364 9 0,187 3,358 580,108 9 0 0 0,187 3,358 580,566 3 0,187 3,358 580,364 6 0,187 3.358 580,108 9 0,187 3.358 579,108  По результатам расчёта программой Mathcad были построены графики зависимо-стей моментов инерции от углов и сделаны следующие выводы: 1. Момент силы инерции меняет своё значение при изменении углов в диапазоне от –4 до 4º.  2. Максимальный момент силы инерции достигается при осевым угле 0º и равен 580,829 Н · м. Но для более точного анализа работы инструмента необходимо произве-сти расчёт при его обработке. Для этого была составлена расчётная схема данного условия работы (рис. 3).     Рис. 3. Расчётная схема фрезы в режиме обработки материала Электронный архив УГЛТУ 159 В программе MathCad произведём расчёт сил и моментов инерции в режиме об-работки. При повороте ножа в осевом направлении мы сталкиваемся с тем, что нож врезается в материал не всей длиной режущей кромки, а постепенно на входе в               материал и при его выходе.  В связи с этим возникает необходимость определения моментов от сил резания при входе и выходе ножа из материала. На рисунке 4 представлена расчётная схема для определения моментов от сил ре-зания при входе и выходе ножа. Результаты расчёта устойчивости держателя ножа представлены в таблице 2.    Рис. 4. Расчётная схема для определения моментов от сил резания  при входе и выходе ножа в процессе обработки материала  Таблица 2  Результаты расчёта устойчивости держателя ножа  При работе всего ножа в материале При входе ножа в материал При выходе ножа из материала φ, град Мх, Н · м Му, Н · м Мz, Н · м Мх, Н · м Му, Н · м Мz, Н · м Мх, Н · м Му, Н · м Мz, Н · м 0 –4,75 0 0 –4,75 1,44 2,88 –4,75 –1,44 –2,88 5 –4,75 –0,55 0 –6,017 0,77 3,091 –3,486 –1,87 –3,091 10 –4,75 –1 0 –5,404 0,2 3,097 –4,1 –2,2 –3,097 15 –4,75 –1,35 0 –4,05 –0,27 2,53 –5,454 –2,43 –2,53 20 –4,75 –1,6 0 –3,875 –0,64 2,3 –5,628 –2,56 –2,3 25 –4,75 –1,75 0 –4,86 –0,91 2,97 –4,64 –2,59 –2,97 30 –4,75 –1,8 0 –5,46 –1,08 3,59 –4,04 –2,52 –3,59  Проанализировав полученные значения моментов сил резания от осевого угла, видим, что максимальный момент составляет 6 Н ∙ м при входе ножа в материал.  Электронный архив УГЛТУ 160Выводы 1. Теоретические расчеты модели взаимодействия плоского ножа с обрабатывае-мым материалом показали работоспособность фрезы с рефлекторными свойствами.  2. Сравнивая моменты во время разгона (торможения) инструмента (580 Н ∙ м) и во время обработки материала (6 Н ∙ м) можно говорить о том, что оценку требуемых условий фиксации подвижных элементов с корпусом инструмента необходимо вести исходя из условия разгона (торможения), так как при этом режиме работы момент сил достигает наибольшего значения. 3. Предлагаемые 3D-модели фрезерования древесных материалов инструментом с прямыми ножами возможно применять в расчётах при конструировании и эксплуата-ции инструментов.  УДК 539.422.5  А.А. Гришкевич, В.Н. Гаранин, Д.Л. Болочко  (A.A. Grishkevich, V.N. Garanin, D.L. Bolochko) (БГТУ, г. Минск, РБ) Е-mail для связи с авторами: dosy@mail.ru  ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ФРЕЗЕРНОГО ИНСТРУМЕНТА  С ПРЯМЫМИ НОЖАМИ  ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ  THE APPLICATION TECHNOLOGY OF THE MILLING TOOL  WITH STRAIGHT KNIVES FOR  THE MANUFACTURE OF CURVED SURFACES  В настоящей работе представлена новая технология изготовления профильных поверхностей прямыми ножами на примере фрезерования древесины сосны. Цель     представленной работы заключается в изучении возможностей использования предло-женной технологии с выявлением различных ограничений создания и эксплуатации на примере рассматриваемого типа фрезерного инструмента. Приведены данные по ис-следованию износостойкости инструмента, где реализована данная технология. Поло-жительные результаты показывают на эффективность использования предлагаемой технологии, позволяющей значительно снизить издержки при формировании профиль-ных поверхностей из древесины. In this paper, a new technology for manufacturing profile surfaces with straight knives is presented, for example, in milling pine wood. The purpose of the presented work is to study the possibilities of using the proposed technology with the identification of various limitations of creation and operation on the example of the type of milling tool being considered. Data on the study of the wear resistance of the tool are presented, where this technology is implement-ed. Positive results show the effectiveness of using the proposed technology, which allows to significantly reduce costs when forming the profile surfaces of wood.  Производство изделий с криволинейными поверхностями из древесины и древес-ных материалов (столярных изделий, корпусной и каркасной мебели и др.) является широко используемой технологией. Изготовление указанных изделий осуществляется с помощью фрезерования. В данной работе рассмотрим получение радиусных профиль-ных поверхностей.   Электронный архив УГЛТУ

Theoretical calculations that determine the stability of the knife holder milling tool on a support sliding in the process of operation

https://elar.usfeu.ru/bitstream/123456789/7852/1/D-18-34.pdf

Theoretical calculations that determine the stability of the knife holder milling tool on a support sliding in the process of operation

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of the Ural State Forest Engineering University