Обработка корешков бумажных блоков торцовыми фрезами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Омельченко, Лариса Анатольевна

• Омельченко, Лариса Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Омельченко, Лариса Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ФРЕЗЕРОВАНИЯ КОРЕШКОВ БУМАЖНЫХ БЛОКОВ, КОНСТРУКЦИЙ ИНСТРУМЕНТОВ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1 Подготовка бумажных блоков к нанесению клея при использовании бесшовных соединений.

1.2 Механические свойства бумаги.

1.3. Реологическая модель, характеризующая свойства бумаги при ее деформировании.

1.4. Опытно-производственные конструкции фрез.

1.5 Испытание альтернативных способов обработки корешков бумажных блоков.

1.6 Выводы.-.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ РЕЖУЩИХЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ТОРЦОВЫХ ФРЕЗ МЕТОДОМ КИНЕМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА.

2.1. Анализ различных вариантов фрезерования корешков бумажных блоков.

2.2. Определение рабочих углов режущего клина торцовых фрез.

2.3. Анализ условий резания па главной и вспомогательной режущих кромках.

2.4. Определение критической силы Рк.

2.5 Определение усилия Pf от действия сил трения.

2.6 Возможности обеспечения остроты лезвия.

2.7 Схема нагружения режущих элементов усилиями резания.

2.8. Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФРЕЗЕРОВАНИЯ БУМАЖНЫХ БЛОКОВ.

3.1. Механизм изнашивания фрез и критерии оценки их стойкости.

3.2. Выбор оптимальной марки твердого сплава и модернизация конструкции режущих элементов.

3.3. Оптимальные параметры фрез и технологии фрезерования.

3.3.1. Влияние на шероховатость исходного зазора А.

3.3.2. Влияние на шероховатость Rz места расположения листа в обрабатываемой стопе.

3.3.3. Влияние на шероховатость Rz частоты вращения фрезы.

3.3.4. Влияние на шероховатость Rz подачи на зуб Sz.

3.3.5. Влияние на шероховатость переднего угла режущих элементов.

3.4. Выводы.

4. УСЛОВИЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ФРЕЗ.

4.1. Заточка режущих элементов.

4.2. Способы упрочнения режущих элементов.

4.3 Критерии затупления режущих элементов и их контроль.

4.4. Оперативный контроль шероховатости бумажных блоков.

4.5 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обработка корешков бумажных блоков торцовыми фрезами»

В современном обществе в связи с развитием гласности и демократических принципов (свободы печати, собрания, агитации) печатная продукция выпускается в большом объеме и часть ее, которая не рассчитана на длительное пользование, изготавливается с использованием клеевых бесшовных соединений (КБС).

КБС, тем не менее, представляет довольно сложный производственный объект. Склеивание корешков требует определенной шероховатости бумаги, которая обеспечивает проникновение клея на глубину до 1. 1,5 мм. Для соединения листов печатной продукции в единое целое. Важным фактором является то, что склеивание выполняется на автоматизированном оборудовании и исключает ручную корректировку качества.

Лучшим показателем шероховатости для КБС считается 200<i?z<600. Бумажный блок перед склеиванием с трех сторон отрезается с использованием в качестве инструмента специальных ножей па бумагорезальных машинах, имеющих различную длину реза и различную степень механизации, Затем блок выравнивается по стороне, противоположной корешку и фрезеруется по четвертой стороне, которая далее склеивается. Бумагорезательные ножи работают на относительно низких скоростях резания, поэтому, в качестве инструментальных материалов для их изготовления применяют инструментальные стали. Главной проблемой их изготовления является качество заточки, которое при использовании эльборовых кругов или более современных их заменителей из Sinter korund (корунда спекания) обеспечивается на надлежащем уровне. Серьезной проблемой в типографском производстве при использовании КБС являются торцовые фрезы.

Дело в том, что основной операцией для обработки корешков является торцовое фрезерование. Выбор способа объясняется тем, торцовые фрезы относительно легко оснащаются твердыми сплавами, не требуют особой точности установки, допускают увеличение диаметральных размеров, а тем самым и снижение частоты их вращения, что очень важно при высоких скоростях резания.

Бесшовные переплеты обычно имеют не более 200.400 листов, что определяет их толщину в диапазоне 20.60 мм, который может изменяться в зависимости от толщины бумаги.

Поскольку шероховатость обработанного корешка колеблется в значительных пределах на торцовых фрезах один зуб (и это ещё одно преимущество торцового фрезерования) выполняют более выступающим (на

11,2 мм), чем остальные, и он выполняет специальную операцию торшинирования, после которой на поверхности корешка остаются пропилы, обеспечивающие склеивание стопы.

Ситуация в настоящее время такова, что в типографиях России в основном используются импортные инструменты, поставляемые из Германии или их отечественные аналоги, значительно худшего качества.

На первый взгляд, сравнивая механические свойства металлов, как основного объекта торцового фрезерования и бумаги, можно предположить, что задача повышения стойкости не является актуальной. Практика типографского производства доказала обратное.

В бумаге даже высокого качества имеются инородные твердые включения, играющие роль своеобразного абразива. Их появление в составе бумаги связано с технологией ее изготовления, транспортировкой, переработкой и т. д. Таким образом, рассчитывая на облегчение условий резания и, соответственно, выбирая инструментальный материал и геометрию режущего клина, мы заведомо ошибаемся.

Эта задача должна рассматриваться с двух точек зрения:

- повышения стойкости инструмента, работающего на имеющемся в типографии оборудовании;

- разработке инструмента под вновь проектируемое оборудование.

Процесс фрезерования бумаги специфичен и мало изучен. В основном, это касается механизма износа, применения преимуществ косоугольного резания, рациональной геометрии режущего клина. Ситуация во многом объясняется тем, что традиционный взгляд на торцовое фрезерование металлов переносится на обработку бумаги. Во многом это объясняется тем, что отсутствует теоретическая модель косоугольного фрезерования бумаги, учитывающая ее особые свойства.

Общая цель работы - оснащение типографского производства современными торцевыми фрезами, обеспечивающими необходимую шероховатость и стойкость.

Детализируя общую цель работы, можно выделить следующие научные задачи, решение которых позволит решить проблему качества и производительного изготовления КБС: проведение анализа технологии торцового фрезерования корешков бумажных блоков, конструкций инструментов и инструментальных материалов с целью нахождения наиболее рационального резания; разработку теоретической модели торцового фрезерования с использованием косоугольного резания; выполнение экспериментальных исследований процесса фрезерования бумажных блоков для определения механизма изнашивания и определения критерия оценки стойкости, а также для определения обеспечиваемой шероховатости; определение рациональной геометрии режущих элементов фрез, учитывающих специфику процесса и характер износа; - выработку рекомендаций по режимам торцового фрезерования и факторам, обеспечивающим выполнение этой операции.

Качество бумаги в настоящее время определяется следующей документацией:

1. Бумага и картон. Термины и определения дефектов. ГОСТ 1908889.

2. Определение прочности при растягивании. Часть 1. Метод нагружения с постоянной скоростью. ГОСТ ИСО 1924-1-96.

3. Бумага писчая. Технические условия. ГОСТ 18510-87.

4. Бумага и картон. Отбор проб для определения среднего качества. ГОСТ 8047-2001 (ИСО 186-94).

Эта документация используется при выполнении различных разделов настоящей работы. Однако этого объема документации недостаточно для выполнения поставленных научных задач, главным образом для оценки эффективности процесса фрезерования. Этот недостаток устраняется в результате выполнения настоящей диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Омельченко, Лариса Анатольевна

8. Результаты работы внедрены в типографии ЗАО «Газета Приазовский рабочий» (Украина, г. Мариуполь).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Омельченко, Лариса Анатольевна, 2009 год

1. Безухов Н. И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -М.: Высшая школа 1968. 512 с.

2. Березин Б. И. Полиграфические материалы. Справочник. М.: Книга, 1978 -210 с.

3. Биткова К. М. Бесшовное скрепление книг. М.: Книга, 1965 - 170 с.

4. Биткова К. М. Кузнецова А.Ф. Брошюровано переплетное производство. -М.: Книга, 1990.

5. Бобров В. Ф. Влияние угла наклона главной режущей кромки инструментами на процесс резания металлов. М.: Машгиз, 1962 - 152 с.

6. Бобров В. Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975 -344 с.

7. Воробьев Д. В., Жуков И. А., Дубасов А. М. Брошюровано переплетные процессы : М.: Книга 1979.

8. Гах В. М. Повышение режущих свойств твердосплавного инструмента путем виброабразивной обработки: Автореф. дис. ., канд. тех. наук. -Ростов на Дону: РНСХ М, 1990. 16 с.

9. Гончаров В. М. Повышение стойкости режущих инструментов из быстрорежущей стали методом импульсной лазерной обработки: Автореф. дис. ., канд. тех. наук. Нижний Новгород, 1990. - 16 с.

10. ГОСТ 7016-82 Древесина. Параметры шероховатости поверхности. -Введ. 01.07.83. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 6 с.

11. ГОСТ 9095-89 Бумага для печати типографическая. Технические условия. Введ. С 01.07.90. - М.: Изд-во стандартов 1989 - 9 с.

12. ГОСТ 25762-83 Обработка резанием. Термины определения и обозначения общих понятий. Введ. 01.07.84. - М.: Изд-во стандартов, 1985.-41 с.

13. Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов. М.: Высш. Школа, 1985 -304 с.

14. Гуськов П. С. Филипов В. П. Кошелев Е. И. Бронировочно-переплетные машинос. М.: Книга, 1967 - 180 с.

15. Демьяновский К. И. Износостойкость инструмента для фрезерования древесины. М.: Лесная промышленность 1968. 128 с.

16. Ермаков Ю. М. Развитие способов ротационного резания С.5.6. Машиностроит. Пр-во. Сер. технология и оборудов. обработки металлов резанием : Обзорн. Информ. ВНИИ ТЭМР, вып. 3. М., 1989.

17. Ершов А. А., Никифоров А. В., Серебрянов В. И. Технологические возможности и перспектива применения различных методов упрочнения деталей машин. Серия 6-3. Технология металлообрабатывающего производства. М.: ВНИИ ТЭМР, 1985. - 48 с.

18. Землянский В. А., Лункин Б. В. Обработка высокопрочных материалов инструментами с самовращающимися резцами. Киев: Техника, 1980 120 с.

19. К. Бреббил, Ж. Теллес, Л. Вроубел. Методы граничных элементов. М.: Мир, 1987.- 310 с.

20. Коновалов Е. Г., Сидоренко В. А., Соуеь А. В. Прогрессивные схемы ротационного резания металлов, Минск: Наука и техника, 1972. - 272 с.

21. Круглов Е. И., Дарымов О. И. Прибор для измерения радиусов округления режущих кромок // Обработка резанием (технология, оборудование, инструмент). Экспресс информ. - М.: НИИмаш., 1981. -№4. -С. 28-31.

22. Ливинец Б. Г., Краношин В. С., Линецкий Я. Л, Физические свойства металлов и сплавов. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Металлургия, 1980. -320 с.

23. Лоладзе Т. Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз, 1958. - 356 с.

24. Любченко В. И. Резание древесины и древесных материалов. М.: Машиностроение, 1986 - 240 с.

25. Любченко В. И. Дружков Г. Ф. Станки и инструменты мебельного производства: Учебн. для техникумов, М.: Лесн. Пром-ть, 1990 - 360 с.

26. Малыгин Б. В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. -М.: Машиностроение, 1969 112 с.

27. Мастеров В. А., Берковский В. С. Теория пластической деформации и обработка металлов давлением. 2-е изд., перераб и доп. - М.: Металлургия, 1976. 352 с.

28. Металлорежущий твердосплавной инструмент: Справочник / В. С. Самойлов, Э. Ф. Эйхманс, В. А. Фальковский и др. М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.

29. Омельченко JT. А., Протасьев В.Б., Спиридонов Э. С. Влияние угла наклона режущей кромки на процесс резания бумажных блоков // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения. "Технология 2002". ОрелГТУ. 2002 г.

30. Омельченко JI. А., Протасьев В.Б., Спиридонов Э. С. Конструктивные параметры фрез и режимы резания при фрезеровании корешков бумажных блоков // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения. "Технология 2002". ОрелГТУ. 2002 г.

31. Омельченко JI.A. Выбор оптимальной марки твердого сплава при фрезеровании блоков бумажных изделий // Сборник научных трудов международной научно-технической конференции. "Технологические системы в машиностроении". ТУ ЛГУ. 2002 г.

32. Омельченко Л.А. Разрезка листов в стопе // Известия Тульского государственного университета, Машиностроение: Инструментальные системы прошлое, настоящее, будущее. ТУЛГУ 2003 г.

33. Подураев В. Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: Высш. Школа, 1974-587 с.

34. Полевой С. М., Евдокимов В. Д. Обработка инструментальных материалов. Справочник технолога Киев: Техника, 1990. - 150 с.

35. Попов С. А., Малявский А. П., Терещенко JL М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. М.: Машиностроение, 1977. -263 с.

36. Попов С. А., Дибнер JI. Г., Каменкович А. С. Заточка режущего инструмента. М.: Высшая школа, 1970 - 315 с.

37. Прудников Е. JI. Инструмент с алмазно-гальваническим покрытием. М.: Машиностроение, 1985 - 95 с.

38. Развитие науки о резании металлов / В. Ф. Бобров, Г. И. Грановский, Н. Н. Зорев и др. М.: Машиностроение, 1972. - 413 с.

39. Рафиков Р. Ч. Исследование надежности и разработка рациональных режимов эксплуатации упрочненного быстрорежущего осевого инструмента: Автореф. дис. . канд. тех. наук. 1988 16 с.

40. Резник Н. Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М.: Машиностроение. 1975. - 275 с.

41. Резник Н. Е. Острота лезвия и методы ее измерения // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1973. - №1 - С. 48-51

42. Рейнер М. Реология. М.: Наука, 1965 - 223 с.

43. Семко М. Ф., Сустап Г. К., Дрожжин В. Н. Обработка резанием электроизоляционных материалов. М.: Энергия, 1974 - 176 с.

44. Соколовский И. А. Режущий инструмент для приборостроения. 3-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 208 с.

45. Справочник металлиста. В 5-ти т. Т.2 / Под. Ред. А. Г. Рахштадта, В. А. Бродстрема. М.: Машиностроение, 1976. - 720 с.

46. Степанов А. Б. Повышение эксплуатационных свойств металлообрабатывающих инструментов путем нанесения антифрикционных покрытий : Автореф. дис. . канд. тех. наук -Ленинград 1989. 17 с.

47. Торин А. А. Основные источники анализа и испытаний машин для трехсторонней обрезки. // научные труды, Сборник №2. М.: МЛИ, 1952.

48. Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров. М.: Иностранная литература, 1963. - 205 с.

49. Физические основы пластической деформации. Учеб. пособие для Вузов / Д. И. Полухин, С. С. Горелин, В. К. Воронцов. М.: Металлургия, 1982. -584 с.

50. Филиппов Г. В. Режущий инструмент. Ленинград: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981. 392 с.

51. Фляте Д. М. Свойства бумаги. 3-е изд. М., 1986. 130 с.

52. Хаят Г. Л. Прочность режущего инструмента. М.: Машиностроение. 1975. - 167 с.

53. Хасанов С. М. Повышение производительности механической обработки посредством магнитного воздействия на режущий инструмент избыстрорежущей стали. Автореф. дис. . кажд. тех. наук. Ленинград 1988 - 17 с.

54. Цвирко Г. Л. об износе резцов при точении с малыми подачами // Станки и режущие инструменты. Вып. 11 Харьков, 1969. С. 40-43.

55. Шевченко Н. А. Круглов Е. И. Влияние микрогеометрических параметров режущих поверхностей на износ инструмента // надежность режущего инструмента. Вып. 2 отв. Ред. Г. Л. Хаят. Киев - Донецк, «Вища школа», 1975. С. 177-182

56. Шпичной Б. П. Механическая обработка пластмасс. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1987 - 152 с.

57. Киричек А.В., Звягина Е.А. Эпиламирование нанотехнология для повышения эффективности механической обработки // Справочник. Инженерный журнал. -2007. - №2. - С. 15-18.

58. Киричек А.В., Звягина Е.А. Условия рационального использования покрытий эпиламов и их влияние на процесс резания при сверлении // Известия ТулГУ. Технология машиностроения. 2006. - С. 172-180.