Разработка и исследование точечного инструмента с абразивным напылением для раскроя материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Карелин, Вячеслав Александрович

• Карелин, Вячеслав Александрович
• кандидат технических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат технических наук Карелин, Вячеслав Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 НАПРАВЛЕНИЕ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Анализ ТМРИ.

1.2 Объект исследования - схемы ТМРИ и схемы раскройных устройств.

1.3 Особенность процесса микрорезания настила текстильных и им подобных материалов.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО

РАСКРОЙНОГО ИНСТРУМЕНТА И РАСКРОЙНЫХ УСТРОЙСТВ.

2.1 Анализ способов образования режущей поверхности точечного инструмента.

2.2 Особенность обработки материалов абразивным инструментом.

2.3 Рекомендации по структуре и способу изготовления режущего слоя точечного механического раскройного инструмента (ТМРИ).

2.4 Аналитические зависимости для определения параметров раскройного устройства барабанного типа.

2.5 Методы расчета предельно-допустимого значения диаметра барабана раскройного устройства.

2.6 Учет переменных напряжений при определении параметров раскройных устройств.

2.7 Оценка долговечности раскройных ножей.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТМРИ.

3.1 Цель и задачи исследования.

3.2 Описание экспериментальной установки.

3.3 Методика проведения эксперимента.

3.4 Анализ результатов эксперимента.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОЗДАНИЮ РАСКРОЙНОГО АГРЕГАТА

С ТМРИ СТРУННОГО ТИПА.

4.1 Агрегат с ТМРИ для раскроя настилов из тканей и им подобных материалов.

4.2 Разработка методики и программ раскроя для агрегата с ТМРИ и их сравнительный анализ.

4.3 Устройство для раскроя материалов со струнным ТМРИ с управляемым шагом барабанов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование точечного инструмента с абразивным напылением для раскроя материалов»

Цель работы. Разработка научно-технических вопросов для создания точечного механического раскройного инструмента (ТМРИ) и раскройных устройств с его применением.

Объект исследования. Механический раскройный инструмент и устройства для раскроя тканей и им подобных материалов в производствах товаров широкого потребления.

Актуальность работы. Определяется потребностью в совершенствовании механического раскройного инструмента (МРИ), который является основным в устройствах для раскроя тканей и им подобных материалов в производстве изделий широкого потребления.

Широкое использование МРИ сохранится в ближайшем будущем в силу его традиционности, надежности, простоты в эксплуатации, относительной дешевизны. МРИ является также основным используемым в автоматизированном раскройном оборудовании.

Одним из направлений развития МРИ, представляющее теоретический и практический интерес, является создание ТМРИ, который позволит объединить преимущества механического раскроя и раскроя с использованием лучей лазера, плазменных горелок, струй воды под давлением. При этом под ТМРИ понимаются раскройные ножи, которые при проецировании на плоскость настила дают "пятно" малого сечения — условную точку.

Создание таких ножей позволит раскраивать большой диапазон тканей и им подобных материалов, в том числе материалов с большим сопротивлением резанию, ликвидировать операции по заточке и правке ножей, повысить их долговечность. Использование ТМРИ в автоматизированном раскройном оборудовании позволит упростить его конструкцию и программу управления, за счет уменьшения числа необходимых движений ножа при раскрое.

Задачи исследования.

1. Анализ технической и патентной литературы и раскройных устройств, применяемых в производстве изделий широкого потребления и направления их совершенствования.

2. Разработка предложений по использованию ТМРИ и схем раскройных устройств.

3. Разработка методов расчета, определение параметров и режимов работы раскройного инструмента и устройств.

4. Экспериментальная проверка расчетных выводов и определение необходимых данных для разработки предложений и рекомендаций по созданию ТМРИ и раскройных устройств.

5. Анализ и рекомендации по способам изготовления ТМРИ.

6. Разработка научно-технических предложений и рекомендаций по созданию ТМРИ и раскройных устройств.

Методы исследования. В работе сочетаются теоретические и экспериментальные методы исследования. Исследования выполнены с использованием положений механики, сопротивления материалов, высшей и прикладной математики, математической статистики, а также методов программирования.

Экспериментальные исследования проводились с использованием методов и аппаратуры для тензометрирования, математической статистики и др.

Для проведения исследований были разработаны и изготовлены экспериментальные стенды.

В работе использовалась вычислительная техника.

Научная новизна и практическая полезность работы. Научная новизна работы заключается в разработанных методах проектирования и расчета ТМРИ струнного типа и раскройных устройств, в определении их рациональных параметров и режимов работы, в разработке программы функционирования раскройного устройства с ТМРИ.

Практическая полезность — в разработке технических предложений и рекомендаций по созданию ТМРИ и раскройных устройств.

Реализация результатов работы. Предполагается при разработке технических решений и макетов ТМРИ и их экспериментальной проверке в лабораторных условиях. В рекомендациях по созданию устройств с ТМРИ.

Апробация работы. Основные результаты и рекомендации диссертационной работы были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на кафедре МАЛП МГУДТ, на научно-технической конференции, проходившей в Москве 2-4 октября 1997, посвященной 850-летию города, и на научно-технической конференции, проходившей в Санкт-Петербурге 15-17 апреля 1998 года, посвященной 60-летию механического факультета СПГУДТ и на международной научно-технической конференции: "Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности".

По теме данной работы в различных печатных изданиях опубликовано 6 статей (3 статьи в сборниках научных трудов и 3 статьи в научно-популярном журнале "Автоматизации и современные технологии").

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключение по работе, списка литературы и приложений. Работа изложена на 134 страницах, включая 36 рисунков, 15 таблиц и 5 приложений.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Карелин, Вячеслав Александрович

ВЫВОДЫ

1. В качестве реализации ТМРИ струнного типа целесообразно использовать предложенную схему агрегата.

2. В сравнении с существующими агрегатами для автоматизированного раскроя, предлагаемый агрегат имеет более простое устройство за счет уменьшения числа управляемых движений раскройного ножа.

3. Общее время раскроя при одинаковых параметрах скорости резания и скорости подачи, в случае раскроя плоскостным ножом значительно увеличивается, чем при использовании ТМРИ.

4. При использовании ТМРИ время написания программы и ее объем уменьшается и упрощается зык программирования.

5. Как дальнейшее развитие раскройных агрегатов с ТМРИ предложена схема агрегата с управляемым шагом ведущих барабанов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ

Анализ оборудования для раскроя тканей и им подобных материалов показал, что в настоящее время основным режущим инструментом является механический раскройный инструмент. Этот инструмент используется при ручном и автоматизированном раскрое.

Есть все основания полагать, что механический раскройный инструмент остается основным и в ближайшем будущем, то делает его совершенствование актуальным.

Проведенный анализ технической и патентной литературы показал, что одним из направлений развития механического раскройного инструмента является создание точечного механического раскройного инструмента (ТМРИ), который позволит совместить преимущества механического инструмента и новых способов раскроя (лучом лазера, плазменным резцом, струей воды под высокий давлением).

Такой инструмент позволит, также значительно упростить конструкцию автоматизированных раскройных агрегатов, уменьшить объем программы управления работой агрегата и затраты времени на составление программы.

В работе рассмотрены варианты исполнения ТМРИ и даны рекомендации по структуре ножа и способам изготовления его режущего слоя.

Работа была выполнена на базе патента РФ №2127340 от 10.03.99 "Устройство для раскроя настилов полотен материала", заявитель МГАЛП, в котором ТМРИ предложено выполнять в виде натянутой струны с режущим слоем, образованным зернами твердого сплава, либо алмазной крошкой.

Предложен метод и аналитические зависимости для расчета силы резания применительно к указанному инструменту.

Найдены аналитические зависимости, связывающие параметры ТМРИ струнного типа, раскройного устройства и раскладки (линии резания), позволяющие определять рациональные параметры ТМРИ и раскройных устройств и выполнять программирование работы системы управления рабочими перемещениями ножа при раскрое.

Предложены методы расчета предельно допустимых значений параметров ведущих барабанов раскройного устройства с ТМРИ струнного типа и даны рекомендации по учету переменных напряжений при работе ножа.

Предложены показатели и проведена оценка требуемой долговечности раскройных ножей в условиях их применения для автоматизированного раскроя.

В качестве показателей долговечности были использованы суммарная длина линии резания ножом и общее время его работы до полного износа. Эти показатели позволяют непосредственно связать долговечность раскройного ножа с объемом выполненной работы до прихода ножа в предельно допустимое состояние. Указанные показатели долговечности определены для основных типов тканей (настилов), используемых для производства одежды.

Разработана экспериментальная установка и выполнено исследование макета ТМРИ. Эксперимент показал работоспособность ТМРИ при его движении как с переменной, так и с постоянной скоростью. Установлено, что увеличение средней линейной скорости ножа от 2 до 3,5 м/с приводит к уменьшению усилия резания в 1,5 (хлопчатобумажная ткань), 1,4 раза (шерстяная ткань); 1,4 раза (джинсовая ткань), увеличение скорости подачи от 0,6 до 3 м/мин при раскрое тканей, приводит к увеличению нормальной составляющей силы резания в 2 раза (хлопчатобумажная ткань), 2,3 раза (шерстяная ткань); 2,6 раза (джинсовая ткань).

Предложены схемы режущих устройств и раскройного агрегата с

ТМРИ.

121

Разработана методика и пример программы раскроя для агрегата с ТМРИ. Выполнен сравнительный анализ указанной программы и программы для случая раскроя консольным пластинчатым ножом. Показано, что время разработки и объем управляющих программ при использовании ТМРИ значительно уменьшаются. В рассмотренном примере объем программы при использовании ТМРИ уменьшился в 1,5 - 2 раза.

По результатам работы на одно из технических решений раскройного устройства оформляется заявка на получение патента РФ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Карелин, Вячеслав Александрович, 2001 год

1. Анализ потребности швейной отрасли в подготовительно-раскройном оборудовании. Отчет НИР. /Смирнов A.A. и др Орел: Орловский НИИлегмаш, 1994

2. Оборудование для подготовительно-раскройного производства. Черепенько А.П., Смирнов A.A. —М.: Швейная промышленность. № 1, 1986

3. Организация нормирования и использования отходов тканей и материалов в швейной промышленности. Экспресс-информация. / Жидова JI.B. М.: ЦБТИ Минлегпром РФ. 1982

4. Оборудование для швейной промышленности на выставке "ITMA-84" /Textile Asia, 1985. № 1. - P. 38-48, 53-57

5. Раскройная система Servo-Cutter Automatic фирмы "Kuris"(OPr) Экспресс-информация. Оборудование легкой промышленности. Зарубежный опыт. /Мельник В.Г., Титаренко JI.H., Гольдина A.M. М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1985. - Вып. 12. -С. 3-5

6. Способы раскроя и машины, применяемые для раскроя текстильных материалов / Bekteidung+Wäcshe, 1982. №24. - Р. 1348-1350

7. Раскройные системы / Correction 2000, 1985. №59. Р. 55-58

8. Оборудование для раскроя объемных материалов: Проспект /Фирма "Teva Technica" (Финляндия), 1982. -4 с.

9. Каталог международной специализированной выставки швейного оборудования "IBM-85". Кельн, 1985

10. Технология и оборудование для раскроя /Bekteidung+Wäcshe, 1982. №24. -Р. 807-81311 .Раскройный автомат Gerber Cutter S-91 /Apparel World,. 1980. Vol 49. -№ 17.-P. 36-38

11. Автоматические системы раскроя на выставке "IBM-85" /Manufacturing Clothier, 1985. № 8. - P. 32-33

12. Новое оборудование фирмы "Bullmerwerk" /ISN International, 1982. № 8. -P. 30-32

13. Внедрение прогрессивных технологических процессов в швейной промышленности. /Калмыков Г.В., Черепенько А.П., Смирнов A.A. —М: Швейная промышленность. № 1, 1986. № 1. — С. 23-24

14. Сведения о фирме "Lectra Systems" (Франция) / Kozartir, 1985. № 9. -P.245-258

15. Автоматическое оборудование фирмы "Lectra Systems" для экспериментальных и раскройных цехов. /Apparel World,. 1985. Vol 6. -№7.-P. 25-26

16. Высокоскоростная установка для раскроя тканей лучом лазера / New Japan Machine News, 1986. № 435. - P. 14, 15

17. Установка "Electrocut" фирмы "Magnetronics Ltd" (Англия) для плазменного раскроя различных материалов /Apparel World,. 1985. № 7. -P. 34

18. Установка для плазменного раскроя материалов /Kuitting International, 1985.-№ 1093.-P. 10021 .Оборудование для швейной промышленности на выставке "Vetimat" /Vêtir, 1984-№4.-P. 7-53

19. Разработка точечных инструментов и устройств для раскроя материалов. Материалы конференции, посвященной 60-летию механического факультет. /Сторожев В.В., Соколов В.Н. СПб: СПГУТД (15-17 апреля 1998 г.)-с. 73

20. Теория шлифования материалов /Маслов Е.Н. М.: Машиностроение, 1974

21. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов /Резник Н.Е. М.: Машиностроение, 1975

22. Расчет параметров раскройного устройства. Статья в журнале "Автоматизация и современная техника". /Соколов В.Н., Карелин В.А., Сторожев В.В. №2, 2000

23. Разработка электросилового упрочнения инструментов и деталей машин. /Г.П. Иванов.-М., 1961

24. Электросиловые упрочнение металлических изделий. М.: Литейное производство. / Иванов Г.П., Титов Н.Д. №1, 1953

25. Новые электрофизические методы упрочнения деталей станков. /Сб. науч. трудов ЭНИМС. Под ред. проф. Кудинова В.А., Шевчук С.А. М.: ОНТИ ЭНИМС, 1984

26. Физические основы электроискровой обработки металла. /Золотых Б.Н. — М.: Гостехгеоретиздат, 1953

27. Электроискровое упрочнение деталей машин. /Поляшкин Б.Н. — М.: Вестник машиностроителя. №7, 1994

28. Электроупрочнение инструмента. /Попилов Л .Я. —Л.:, 1950

29. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмент. Под ред. проф. В. А. Бакуля. — М.: Машиностроение, 1975

30. Эластичные абразивные и алмазные инструменты. /Щеголев В.А.,

31. Уланова М.Е. —М.: Машиностроение, 1975 35.0 сущности процесса засаливания и смазочном действии СОЖ при шлифовании. /Худобин JI.B. —М.: Вестник машиностроителя. №6, 1970

32. Шлифование и полирование высокопрочных материалов. /Шальнов В.А.1. М.: Машиностроение, 1972

33. Применение клеев для соединения трудносклеиваемых материалов с металлом. /Ниберг А.Н., Майорова Э.А. — М.: ЭНИМС-ОНТИ, 1988

34. Высокопроизводительная обработка глубоких отверстий малого диаметра в металлах. /Перлин О.С., Турчин В.И. и др. Сверхтвердые материалы. Вып. 5 и 6, 1980

35. Антифрикционные газотермические покрытия из цветных сплавов для металлорежущих станков. /Мельников Е.В. — М.: ЭНИМС, 1986

36. Техника напыления. /Хасуй А. — М.: Машиностроение, 1975

37. Нанесение металлов, керамики, пластмасс. /Кречмар Э. — М.: Машиностроение, 1966

38. Формирование покрытия из карбида и влияние режимов напыления на его структуру и свойства. /Китаев Ф.И. Порошковая металлургия. №10, 1982

39. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. /Кудинов В.В., Иванов В.М.1. М.: Машиностроение, 1981

40. Исследование износостойких молибденовых покрытий, отчет ЭНИМС № 70044698, 1970