Технология оцилиндровки бревен на станках позиционного типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат наук Кушнерев Виктор Олегович

• Кушнерев Виктор Олегович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Кушнерев Виктор Олегович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ развития домостроения на основе оцилиндрованных

12

бревен

1.2 Классификация оцилиндровочных станков

1.3 Сравнительный анализ оцилиндровочных станков

1.4 Анализ результатов ранее выполненных исследований в

32

области оцилиндровки бревен

1.5 Выводы. Цель и задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЦИЛИНДРОВКИ БРЕВЕН

2.1 Анализ поверхности бревен

2.2 Погрешности обработки бревен на позиционных роторных

49

оцилиндровочных станках

2.3 Организация участка для подготовки бревен к оцилиндровке

2.4 Исследование силы и мощности резания при оцилиндровке бревен в роторном цикловом позиционном станке

2.5 Динамические усилия, возникающие в механизме резания

75

позиционного роторного оцилиндровочного станка

2.6 Моделирование механизма резания оцилиндровочного роторного позиционного станка с асинхронным

79

короткозамкнутым электродвигателем

2.7 Динамика привода механизма резания в режиме пуска и

84

торможения

2.8 Выводы

3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОЦИЛИНДРОВКИ БРЕВЕН НА РОТОРНЫХ СТАНКАХ

ПОЗИЦИОННОГО ТИПА

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Методика экспериментальных исследований работы

88

черновых резцов в условиях оцилиндровки бревен

3.3 Методика экспериментальных исследований работы

чистовых резцов в условиях оцилиндровки бревен

3.4 Методика обработки результатов экспериментов

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОЦИЛИНДРОВКИ БРЕВЕН

4.1 Исследование влияния режимных и инструментальных

112

факторов на мощность резания при оцилиндровке бревен

4.2. Шероховатость обработанной поверхности черновыми

135

резцами

4.3 Шероховатость обработанной поверхности чистовыми

137

резцами

4.4 Выводы

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗРАБОТОК В

140

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

5.1 Методика расчета технико-экономической эффективности от

140

внедрения ножевой головки

5.2 Расчет технико-экономической эффективности от внедрения

143

ножевой головки

5.3 Выводы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время в отечественном и зарубежном производстве широко развивается домостроение с использованием оцилиндрованных бревен. Из оцилиндрованных бревен, кроме жилых домов, строят и многие другие сооружения: садовые домики, фермерские постройки, бани, торговые и складские комплексы и др. [12]. При использовании оцилиндрованных бревен: упрощается сборка сооружений, улучшается их внешний вид, обеспечивается унификация деталей, уменьшается трудоемкость технологического процесса, создаются условия для широкого применения вспомогательных механизмов и инструментов [11]. Оцилиндровка бревен осуществляется на различных по конструкции проходных и позиционных станках. В зависимости от структуры и состава рабочих органов, оцилиндровочные станки работают с завершенным и не завершенным технологическим циклом. Сравнительный анализ оцилиндровочных станков показывает, что процесс оцилиндровки бревен производится разнообразными режущими инструментами, различными механизмами резания и подачи, а так же различными устройствами для базирования бревен при обработке [3]. При эксплуатации оцилиндровочных станков был выявлен ряд недостатков, которые снижают производительность и качество обработки. К этим недостаткам относятся: неточность базирования бревен, вибрация бревен при обработке, прогибы бревен под действием режущих инструментов; малая стойкость режущих инструментов; неустановившийся процесс резания и стружкообразования; большие затраты времени на настройку и регулирование; значительные вынужденные простои станков из-за отказа в работе механизмов резания и др. Лучшими показателями обладают позиционные оцилиндровочные станки с роторным механизмом резания. Однако многорезцовые роторы имеют сравнительно низкие эксплуатационные показатели: требуют много времени на оснащение резцами; много разнотипных резцов; малую стойкость резцов в работе и др. [43]. Ликвидация этих недостатков позволяет повысить

производительность и качество обработки при оцилиндровке бревен. В связи с этим, тему проводимой нами работы направленную на совершенствование параметров и конструкции механизма резания позиционных роторных оцилиндровочных станков для обработки бревен следует считать актуальной для деревообрабатывающей промышленности.

Степень разработанности темы исследования. Исследованием процесса резания древесины и древесных материалов занимались многие российские ученые: Бершадский А. Л., Пижурин А. А., Амалицкий В. В., Грубе

A. Э., Глебов И. Т., Зотов Г. А., Ивановский Е. Г., Санев В. И., Сергеевичев А.

B., Каменев Б. Б., Антонов В. Ф. Исследованием качества поверхности при резании древесины занимались: Ивановский Е. Г., Мурга В. К., Швамм Е. Е., Мильченко И. В., Новоселов В. Г., Шарапов В. С., Королев А. С., Рыбин Б. М., Санаев В. Г., Кирилов Д. В., Глебов И. Т., Антонов В. Ф.

Цель работы - повышение эксплуатационной эффективности оцилиндровочных станков на основе совершенствования механизма резания.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести теоретические исследования влияния основных геометрических параметров инструмента на силовые, мощностные и качественные показатели процесса оцилиндровки бревен;

2. Провести экспериментальные исследования оцилиндровки бревен резанием с учетом основных технологических факторов;

3. Разработать рациональные режимы резания при оцилиндровке бревен на роторных позиционных станках;

4. Оценить технико-экономическую эффективность разработок по совершенствованию механизма резания оцилиндровочных станков для бревен;

5. Разработать научно обоснованные рекомендации по рациональной эксплуатации роторных позиционных оцилиндровочных станков для бревен.

Научная новизна

- Геометрические погрешности, оказывающие влияние на качество обработанной поверхности, определяют точность работы оцилиндровочного станка позиционного типа.

- Сокращение времени на подготовку и настройку оцилиндровочного оборудования может быть достигнуто путем использования разработанного унифицированного комплекта режущего инструмента многорезцовой охватывающей головки.

- Обеспечения требуемого качества обработанной поверхности, исключая операцию шлифования, можно достичь путем включения группы чистовых ножей входящей в состав комплекта унифицированного инструмента.

- Снижения мощности, затрачиваемой на процесс оцилиндровки бревен, можно достичь за счет использования ножевой охватывающей роторной головки, оснащенной разработанным унифицированным комплектом ножей с обоснованными геометрическими и угловыми параметрами.

Теоретическая значимость

- Предварительная подготовка к оцилиндровке, благодаря наличию участка для сортировки бревен, способствует повышению надежности и долговечности работы оцилиндровочного оборудования и обеспечивает стабильную производительность и качество операции.

- Точность работы оцилиндровочного позиционного роторного станка определяется геометрическими погрешностями станка, которые в той или иной мере оказывают влияние на качество обработанной поверхности.

- В конструкции многорезцовой охватывающей головки для станков позиционного типа целесообразно применять унифицированный комплект режущего инструмента в качестве плоских ножей с прямолинейной режущей кромкой: основные, косо расположенные ножи для черновой обработки и вспомогательные - для чистовой обработки, обеспечивающий требуемую износостойкость и качество обработанной поверхности.

- При удалении припуска на обработку с бревна основными косо расположенными ножами на обработанной поверхности остаются кинематические неровности. Для удаления неровностей, изделия необходимо шлифовать, т.е. производить дополнительные затраты, во избежание этой ситуации необходимо в роторной головке использовать группу чистовых ножей, обеспечивающих требуемое качество поверхности.

- Среди геометрических параметров режущего инструмента, влияющих на силовые, мощностные и качественные показатели процесса резания, угол наклона режущей кромки (0-30°) занимает особое место, влияя на процесс стружкообразования, а соответственно, и на качество обработанной поверхности.

- Анализ динамики привода оцилиндровочного позиционного роторного станка показывает, что чем больше ведомая масса роторной группы в станке, тем больше нагрузка в системе передачи. В худшем случае механизм привода при холостом пуске может испытывать нагрузку, в несколько раз превышающую нагрузки при установившемся движении в нагруженном состоянии. Для уменьшения нагрузок в механизмах привода с большими подвижными массами необходимо применять двигатель с реостатным пуском.

- При копировании поверхности ствола в системе ротора станка возникают колебательные процессы, которые зависят от инерционных сил и упругих свойств узлов станка, а также от скорости рабочих органов и макронеровности лесоматериала.

Практическая значимость Полученные результаты могут быть использованы:

- на деревообрабатывающих предприятиях при назначении режимов процесса оцилиндровки бревен;

- при проектировании роторных оцилиндровочных станков. Для практики имеет значение:

- В режущей роторной охватывающей головке позиционного оцилиндровочного станка должны быть две группы ножей: основные ножи для

черновой обработки и вспомогательные ножи для чистовой обработки, расположенные симметрично относительно центра головки, каждая группа резцов обеспечивает свой вид резания. Черновая унифицированная группа резцов работает в условиях срезания слоя древесины торцово-коническим методом. Чистовая унифицированная группа резцов работает в условиях переходного вида резания. Инструментом являются плоские косо поставленные ножи, с прямолинейной режущей кромкой, сделанные из быстрорежущей стали Р18.

- Исследование кинематики движения бревен и режущего инструмента, а так же применяемых видов резания показывает, что влияющими факторами на мощность резания при оцилиндровки бревен черновыми резцами являются подача на резец, главный угол резца в плане и угол скоса резца. Для чистовых резцов при равных прочих условиях доминирующим фактором является угол наклона режущей кромки и вспомогательный угол резца в плане. Унифицированный комплект комбинированного режущего инструмента позволяет использовать все необходимые угловые параметры, обеспечивая стабильный процесс резания, с хорошим качеством обработки. Шероховатость обработанной поверхности после обработки чистовой группы ножей не превышает 81 мкм.

- Для обеспечений нормальных условий оцилиндровки бревен, на станках позиционного типа, многорезцовым инструментом; в виде охватывающей роторной головки; рекомендуются следующие значения; для черновых резцов: подача на оборот от 0,4 до 0,6 мм/об, главный угол резца в плане от 50 до 60°; и угол скоса резца от 15 до 20°. Для получения требуемого качества поверхности оцилиндрованных бревен рекомендуется угол наклона от 20 до 30° и вспомогательный угол резца в плане не больше 15° для чистовых резцов.

- Использование унифицированного комплекта резцов и разработанные рекомендации режимов обработки позволяют: обеспечить высокую производительность обработки, статистическую и динамическую уравновешенность процесса резания, долговечность работы оборудования,

получить требуемое качество обработанной поверхности и сократить время на подготовку и настройку режущего инструмента.

- Древесный ствол обладает хорошей демпфирующей способностью, что обуславливает снижение динамических напряжений в узлах станков. Экспериментально установлено, что средняя длина и амплитуда макронеровностей поверенного среза в комлевой и вершинной частях ствола сосны и ели составляют 20 - 360 мм.

- Изменение сил резания за оборот ротора и по длине брёвен приводит к возникновению вынужденных колебаний в станке. При этом условия оцилиндровки брёвен во многом определяются жесткостью брёвен на изгиб и кручение. При движении ротора по длине брёвен изменяется и податливость их, она меньше в зоне центров, а больше в средней зоне. Для уменьшения прогиба брёвен в станках целесообразно использовать подвижный люнет.

- В результате выполненной работы был разработан оригинальный унифицированный комплект резцов, для роторной охватывающей головки, каждая группа ножей ориентирована на индивидуальное удаление слоя древесины за оборот ротора. Комбинированный инструмент позволяет значительно повысить качество оцилиндровки бревен и увеличить время работы.

Методы исследования

Исследования базировались на принципах системного подхода с использованием обоснованных методов и методик научного поиска. Применение современных методов исследований, включая: методы системного анализа, исследования операций, однофакторного эксперимента, метода наименьших квадратов, метода нормального распределения, степенных зависимостей, а также математической статистики и графический метод, позволило разработать рациональные режимы резания при оцилиндовке бревен на роторных позиционных станках, а так же научно обоснованные рекомендации по рациональной эксплуатации роторных позиционных оцилиндровочных станков для бревен и вывести степенные зависимости основных параметров процесса оцилиндовки бревен.

Научные положения, выносимые на защиту

- Группа чистовых ножей, входящих в состав разработанного комплекта унифицированного режущего инструмента позволяет исключить операцию шлифования, при получении требуемого качества поверхности;

- Сокращение внецикловых потерь времени процесса оцилиндровки бревен, достигается путем применения разработанного унифицированного комплекта режущего инструмента, входящего в многорезцовую охватывающую головку;

- Снижение мощности, затрачиваемой на процесс оцилиндровки бревен, достигается путем увеличения главного угла резца в плане, работающим в условиях торцово-конического резания;

- Увеличение угла скоса резца в определенных пределах способствует незначительному увеличению мощности, затрачиваемой на операцию оцилиндровки бревен, но это необходимо для получения требуемого качества изделия.

Степень достоверности

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается обоснованными упрощениями, корректными допущениями при замене реальных процессов расчетными схемами и разработке математических моделей; современными средствами научного поиска; результатами испытаний механизма резания; приемлемыми совпадениями результатов теоретических исследований с экспериментальными данными и внедрения технологии в производства.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология оцилиндровки бревен на станках позиционного типа»

Апробация работы

Результаты исследований апробированы в производственных условиях (ООО «Балтком»). Результаты исследований отмечены грантом Правительства Санкт-Петербурга в 2016 году лично выполненным автором. Результаты работы докладывались на: международной научно-практической конференции «Современные проблемы переработки древесины» в СПбГЛТУ имени С. М. Кирова в 2014 г., на научно-практической конференции «Современные

проблемы переработки древесины» в СПбГЛТУ имени С. М. Кирова в 2015 г., на международной научно-практической конференции «Молодежный форум: технические и математические науки» в Воронеже 2015 г., на научно-технической конференции «Леса России» в СПбГЛТУ имени С. М. Кирова в 2016 г., и на научно-технической конференции «Леса России» в СПбГЛТУ имени С. М. Кирова в 2017 г.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы и приложений, содержит 153 страницы, 44 рисунка, 28 таблиц.

Публикации

По результатам исследований автором опубликовано 14 печатных работ по теме диссертации, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых изданиях из перечня ВАК.

Соответствие паспорту специальности

1.Исследование свойств и строения древесины как объектов обработки (технологических воздействий).

2. Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции.

5.Исследование условий функционирования машин и оборудования деревообрабатывающих производств, агрегатов, рабочих органов, средств управления.

б.Обоснование и оптимизация параметров и резервов работы оборудования деревообрабатывающих производств.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ развития домостроения на основе оцилиндрованных бревен

Производство оцилиндрованного бревна для строительства деревянных домов было впервые освоено в Финляндии в начале 60-х годов прошлого века. Основной идеей при внедрении машинной обработки бревна было стремление унифицировать стеновые элементы сруба и сократить долю дорогостоящего ручного труда [67].

Строительство домов из оцилиндрованного бревна в России началось в начале 90-х годов прошлого века, спустя 30 лет после того, как такие дома стали производить и строить в Скандинавии. На фоне сложных социально-экономических процессов, захлестнувших Россию в это время, появление революционной технологии в деревянном домостроении осталось практически незамеченным широкими слоями населения. Но фактически это означало, что на смену домам из бруса, щитовым и рубленым домам советского периода пришли дома, все основные детали которых изготавливались в заводских условиях на специализированном оборудовании. С тех пор прошло много лет, за эти годы российское деревянное домостроение изменилось кардинальным образом [15]. На сегодняшний день отечественные производители предлагают оцилиндрованное бревно, изготовленное либо из массива древесины естественной влажности, либо из заготовок, прошедших принудительную сушку [66]. Разница в цене - практически двукратная, в качестве — решать заказчику. Достоинствами сухого оцилиндрованного бревна является высокое качество поверхности и меньшая усадка. Что касается растрескивания, то, к сожалению, этот процесс в почти равной степени наблюдается на любых оцилиндрованных бревнах.

Быстрыми темпами развивается домостроение с использованием оцилиндрованных бревен. В основном это коттеджи, одноэтажные жилые дома, фермерские постройки, дачи, садовые домики и др. (рис. 1.1). Основная

характеристика этого строительного материала - его экологическая чистота [22]. Постройки из оцилиндрованного бревна не нуждаются в дополнительной внутренней и внешней отделки и обладают высоким уровнем теплоизоляции.

В деревянном доме более интенсивно происходит обмен и очистка воздуха [13]. Через бревно в закрытом помещении может меняться до 30% воздуха в сутки, а уникальные свойства материала позволяют в сухую погоду отдавать накопленную влагу, а в сырую наоборот, впитывать в себя её излишки из жилого помещения. Именно поэтому деревянные дома отличаются особым микроклиматом и высоким уровнем комфорта. Дерево - живой материал, даже после сруба оно продолжает дышать, излучать энергию тепла, источать аромат смолы. Дерево, как человек имеет температуру 36 градусов, сама природа дала возможность использовать этот уникальный материал для строительства. А для биологической защиты материала, защиты от атмосферных воздействий и от возгорания в настоящее время на рынке представлен большой выбор необходимых материалов [61].

Рис.1.1. Образцы профилей оцилиндрованных бревен

Как строительный материал оцилиндрованное бревно не требовательно к ручной обработке. Дома и бани из оцилиндрованного бревна собираются подобно конструктору [42]. Все узлы стеновых конструкций (чаши, монтажные пазы) изготавливаются в заводских условиях.

Обработанные механическим способом бревна имеют не только геометрически идеальную форму, но и эффектную поверхность: совершенно гладкую, без всяких вмятин, сучков и шероховатостей [14]. Оцилиндровка подчеркивает естественную фактуру и цвет древесины, благодаря этому методу обработки калиброванные бревна с успехом совмещают сразу две функции: строительного и отделочного материалов.

Бревно цилиндрической формы является материалом, который обладает практически всеми основными положительными качествами, востребованными сегодня при строительстве жилых (нежилых) зданий [64]:

1. Лишенные недостатков элементы легко складываются в прочную, технически надежную, устойчивую конструкцию. Чтобы собрать некачественный сруб из добротных деталей, надо очень сильно постараться: приблизительно так же, как если бы требовалось сделать кривую, шаткую и продуваемую всеми сквозняками стену из оригинальных кубиков «Лего».

2. Ровные поверхности соседних бревен соединяются с максимально возможной плотностью, а пазы, чашки и замки, вырезанные на высокоточных станках с применением лазерной разметки, обеспечивают почти герметичное их прилегание. В результате зазоры между венцами минимальные, что самым лучшим образом отражается на теплоизоляционных характеристиках сруба [58]. Проще говоря, теплопотери в доме из оцилиндрованного бревна практически исключены, а сруб не нужно отдельно утеплять.

3. Одинаковый по всей длине диаметр и высокое качество обработки сводят к нулю вероятность деформации бревен с течением времени.

4. К тому же во время сборки сруба не нужно чередовать комлевую и верхушечную части, так как диаметр оцилиндрованных бревен одинаков по всей длине и это значительно ускоряет монтаж.

5. Красота оцилиндрованных бревен еще и средство солидной экономии: им не нужна отделка [22].

Основные конструктивные варианты использования оцилиндрованных бревен в домостроении представлены на (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Основные конструктивные варианты использования оцилиндрованных бревен в

домостроении

В сравнении с другими технологическими операциями оцилиндровка бревен самая ответственная, трудоемкая и энергоемкая технологическая операция, определяющая внешний вид готового изделия и его качество [49]. К настоящему времени, как за рубежом, так и в нашей стране разработаны и

выпускаются десятки различных конструкций и модификаций оцилиндровочных станков, так же постоянно совершенствуются процессы оцилиндровки бревен, режимы обработки и режущие инструменты.

Свидетельством этого является появление на рынке нового, более совершенного оборудования и режущего инструмента для оцилиндровки бревен, а также наличие большого количества патентов на устройство оцилиндровочных станков, их механизмов и агрегатов, а также способов оцилиндровки. [1].

1.2. Классификация оцилиндровочных станков

Процесс изготовления оцилиндрованного бревна состоит в его равномерном обстругивании по всей длине с целью придания ему ровной цилиндрической формы [7]. Высокоточная технология производства оцилиндрованного бревна позволяет избежать при постройке стеновых конструкций чередования комель к вершине в строгой последовательности, что так характерно для конструкций, возводимых из обычного бревна. Также упрощается процесс подгонки бревен друг к другу. В процессе эксплуатации оцилиндрованное бревно не подвержено деформации, а благодаря одинаковому диаметру имеет эстетический, благородный внешний вид [29].

Для обобщения и анализа оцилиндровочных станков необходима их классификация, т.е. рациональное разделение станков на виды, группы, подгруппы и другие категории. В качестве классификационных признаков для оцилиндровочных станков целесообразно принять: характер движения рабочих органов и обрабатываемого материала (технологическую схему); принципиальную кинематическую схему резания; тип режущего инструмента; конструктивные признаки; степень механизации и автоматизации процесса обработки. Все отмеченные факторы влияют на производительность оборудования, а так же на точность и качество обработанного материала в условиях оцилиндровки [14].

Классификация оцилиндровочных станков по технологическим схемам.

По этому признаку оцилиндровочные станки для бревен можно разделить на два вида [19]:

- станки с прерывистым движением бревен при обработке (цикловые станки).

- станки с непрерывным движением бревен при обработке (проходные станки).

В позиционных станках токарного типа (рис. 1.3, А) - обработка производится по принципу токарного станка: бревно вращается в центрах и обрабатывается фрезерным шпинделем, перемещающимся вдоль оси бревна.

В цикловых позиционных станках (рис. 1.3, Б) - обработка производится оцилиндровочным шпинделем, перемещающимся вдоль оси бревна, бревно в процессе обработки неподвижно, оно обрабатывается на позиции инструментом; совершающим рабочие движения [46].

Рис. 1.3. Типы оборудования для оцилиндровки бревен

В станках проходного типа (рис. 1.3, В) - бревно подается через оцилиндровочный шпиндель вальцовым механизмом подачи и обрабатывается в процессе непрерывного движения без остановки в зоне инструмента. Движение бревен может быть осуществлено с промежутком или без промежутка между торцами смежных бревен [44].

В протяжных станках бревно протягивается через вращающуюся режущую головку, которая работает как "копировальная машина", сохраняя

естественную кривизну по длине бревна, что отрицательно влияет на плотность стены при сборке дома и теплотехнические характеристики строения [53]. На таком оборудовании можно получить оцилиндрованное бревно с типом соединений «шип-паз» и «лунный паз».

Кроме сохранения кривизны бревна после обработки, данные виды соединений имеют еще ряд недостатков:

- Малая ширина теплового замка - это относится в равной степени и к типу соединения «шип-паз», и к соединению «лунный профиль», изготовленный на проходных станках.

- Низкая влагоустойчивость - благодаря наличию горизонтальных плоскостей в форме профиля «шип-паз» вода в нем задерживается значительно дольше, чем в полукруглом профиле. Это приводит к более раннему разрушению, как массива дерева, так и межвенцового утеплителя. Попав в полукруглый профиль, вода под действием силы тяжести быстро выходит из соединения, а ее остатки с наружной части стены высушиваются ветром [11].

- Низкое качество обработки поверхности происходит из-за особенности протяжных станков. После оцилиндровки бревна имеют шероховатую поверхность, в которой задерживается вода, приводя к быстрому гниению древесины. Для устранения шероховатости бревна необходимо шлифовать, т.е. производить дополнительные затраты.

На основании международного опыта производства оцилиндрованных бревен было установлено, что разработана технология обработки бревен, позволяющая полностью исключить кривизну ствола дерева при его обработке. Кроме того, увеличена ширина теплового паза - места сопряжения бревен друг c другом, это позволило существенно повысить теплотехнические характеристики деревянных домов. Данная технология предусматривает использование позиционных станков [25]. Данные станки, используемые для производства бревен срубов, имеют режущую головку, которая вращаясь, движется вдоль бревна и выбирает всю кривизну по длине бревна. Это позволяет получить при монтаже более плотные стены.

Классификация оцилиндровочных станков по кинематическим схемам резания.

В результате развития методов обработки древесины создано большое количество процессов, которые могут быть применены для оцилиндровки бревен резанием. Получение цилиндрической формы бревен возможно путем различных сочетаний вращательных и поступательных движений бревна и инструмента [8]. Тело вращения цилиндрической формы при обработке бревна на станке может быть образовано следующими сочетаниями вращательных и прямолинейных движений бревна и инструмента (рис. 1.4):

В проходных оцилиндровочных станках (рис. 1.4, 1) при обработке бревно совершает прямолинейное, а инструмент вращательное движение. Механизм подачи обеспечивает одну степень свободы бревну - вдоль оси [59].

В цикловых позиционных оцилиндровочных станках (рис. 1.4, 2) бревно закрепляется в позиции (в центрах). В момент обработки оно неподвижно. Инструмент совершает вращательное движение (относительно оси бревна). После обработки (после завершения рабочего хода) оцилиндрованное бревно удаляется из центров, а суппорт режущего инструмента (при холостом ходе) возвращается в исходное положение. После установки в центрах следующего бревна цикл движений повторяется.

В цикло-проходных оцилиндровочных станках (рис. 1.4, 3) бревно, закрепленное в центрах, в момент обработки с суппортом сопровождения совершает прямолинейное движение (вдоль оси бревна), а инструмент в позиции совершает вращательное движение [21]. Обработка бревна производится при рабочем ходе суппорта сопровождения. В конце рабочего хода суппорта бревно удаляется из центров, а суппорт возвращается (при холостом ходе) в исходное положение. После установки в центрах следующего бревна цикл движений повторяется.

Рис. 1.4. Сочетание вращательных и прямолинейных движений в проходных, позиционных и

цикло-проходных оцилиндровочных станках:

а) одно прямолинейное и одно вращательное движение;

б) одно прямолинейное и два вращательных движения.

В позиционных оцилиндровочных токарных станках (рис. 1.4, 4) при обработке бревно совершает вращательное движение, а инструмент (резец) перемещается (при рабочем ходе) прямолинейно параллельно оси бревна [62]. После обработки инструмент возвращается (при холостом ходе) в исходное положение. После установки следующего бревна цикл движений повторяется.

Классификация оцилиндровочных станков по типу режущего инструмента.

Каждое конкретное сочетание движений инструмента и бревна

определяет кинематическую схему резания различных методов обработки

(оцилиндровки бревна), но не является полной характеристикой метода. В

зависимости от соотношения скоростей движения, от вида инструмента и формы его режущих кромок можно при одинаковом сочетании движений получить совершенно различные методы обработки.

Основной характеристикой метода обработки может служить направление главного движения, определяющее в основном скорость резания. По этому признаку все схемы обработки (оцилиндровки бревен) могут быть разбиты на два типа: точение и фрезерование [41]. Точение характеризуется непрерывным процессом образования стружки. Главным движением (совершающимся с большей скоростью) при точении может быть вращение бревна или инструмента. Фрезерование характеризуется прерывистым процессом образования стружки. Главным движением при фрезеровании является вращение инструмента [2].

Оцилиндровка бревен точением может осуществляться (рис. 1.5): проходными резцами (угловыми, косопоставленными ножами); круглыми резцами с продольной подачей; многорезцовой охватывающей головкой (ротором). В современных станках для оцилиндровки бревен чаще используются многорезцовые охватывающие головки (роторы) с различным набором резцов для грубой и чистовой обработки.

Оцилиндровка бревен фрезерованием может осуществляться (рис. 1.5): двумя продольными фрезами; торцовоконическими, цилиндрическими и торцовыми фрезами с продольной подачей. В современных станках чаще используются торцовоконические фрезы. Перспективными являются профильные фрезы, особенно в станках проходного типа [19].

Рис. 1.5. Характерные типы режущих инструментов для оцилиндровки бревен

Классификация оцилиндровочных станков по конструктивным признакам.

Основные конструктивные признаки относятся к механизмам резания, подачи, базирования, привода. В современных станках используется в основном электромеханический привод. В проходных станках используются механизмы подачи: вальцовые, цепные конвейеры и транспортеры, комбинированные. В позиционных станках подача обеспечивается суппортами, каретками, столами. Базирование в проходных станках осуществляется по направляющим, горизонтальным и вертикальным вальцам (цилиндрическим и профильным) [14]. В позиционных станках базирование бревен в основном осуществляется в центрах относительно осевой линии бревен.

Классификация оцилиндровочных станков по степени механизации и автоматизации.

Современные деревообрабатывающие станки по этому признаку разделяются на четыре класса: механизированные, полумеханизированные, автоматические и полуавтоматические [53].

В механизированных станках главное движение и движение подачи выполняются без участия человека. Человек обеспечивает загрузку и разгрузку станка, настройку и регулирование.

В полумеханизированных станках механизировано только главное движение. Движение подачи производится человеком. Человек обеспечивает загрузку и разгрузку станка, настройку и регулирование.

В автоматических станках (автоматах) весь комплекс операций и движений выполняется станком. Роль человека сводится к периодической загрузке станка заготовками и наблюдению за работой. В полностью автоматизированных станках автоматизирована и загрузка заготовок.

В полуавтоматических станках автоматизирован комплекс операций только в пределах одного рабочего цикла. Для обеспечения следующего цикла обработки необходимо участие человека [25].

Современные оцилиндровочные станки для обработки бревен можно отнести к механизированным станкам. У них автоматизированы механизмы резания и подачи. Загрузочно-разгрузочные операции, базирование, настройка и регулирование в них производится человеком. При этом используются специальные транспортные и грузоподъемные механизмы и устройства. Для совершенствования оцилиндровочных станков в последующем целесообразно шире использовать гидравлический, пневматический и пневмогидравлический приводы. Особенно для настроечных, регулировочных, загрузочно-разгрузочных механизмов.

Производительность оцилиндровочных станков.

Производительность оцилиндровочного оборудования в среднем

-5

составляет: около 200 метров погонных за рабочую смену (до 70 м сырьевого материала), 3-7 м погонных в минуту при вырезке пазов; до 3м в минуту; непосредственно при оцилиндровке исходной заготовки [50]. Максимальный диаметр сырьевого материала, который может быть подвержен оцилиндровке, может достигать полуметра, при этом на выходе оцилиндрованное бревно будет иметь диаметр не более 36см. Однако наиболее востребованными параметрами обработанного материала являются диаметр бревна от 18 до 32см при длине 6-9м. Прежде чем более подробно рассмотреть данные виды станков, стоит взглянуть на этот самый параметр - производительность, который, по мнению многих домостроительных кампаний, является ключевым [65].

На сегодняшний день действует достаточно много производителей оборудования для производства оцилиндрованных бревен и профилированного строительного бруса. Каждый из них старается позиционировать свои станки как наиболее оптимальные по соотношению цена/производительность, а качество изделий, производимых на этих станках, преподносится просто как «отличное».

На первый взгляд, кажется, что достаточно просто оценить достоверность этих заявлений. Качество изделий легко проверить при демонстрации оборудования в работе. С соотношением цена/производительность дела обстоят ещё проще: цена всегда известна, а производительность написана в технической характеристике станка - осталось только соизмерить свои финансовые возможности с ценой станка, а производительность вписать в бизнес-план и оценить прибыльность будущего производства [68].

К сожалению, многие производители оборудования лукавят, указывая в документации завышенную производительность своих станков. Хитрость заключается в том, что это теоретически посчитанная производительность. В общем случае она определяется как отношение продолжительности рабочей смены к продолжительности обработки одного бревна [46]. Первая хитрость

заключается в том, что при расчете принимают продолжительность смены не 6 часов, оставляя 2 часа на техническое обслуживание и настройку станка, а 8 часов. Время обработки одного бревна для каждого станка определяется достаточно точно (для станков проходного типа - через скорость подачи; для позиционных станков - как сумма времени на установку бревна в станке, времени рабочего и холостого хода).

Реальная производительность оборудования будет совпадать с теоретической лишь в самых идеальных условиях [10]:

1) станок всегда находится в рабочем состоянии;

2) производство имеет постоянное и стабильное обеспечение:

- сырьем

- электроэнергией

- инструментом

3) сортировка сырья полностью исключает подачу в цех некачественных бревен.

Независимо от типа оцилиндровочных станков для бревен основным параметром, определяющим их производительность, является рабочий цикл (ритм) обработки т.е.:

Тц = 1р + (1-Кс)^ = Я, (1.1)

где: ¿р - основное время, затрачиваемое на резание при оцилиндровке бревна, мин;

¿х - вспомогательное время, затрачиваемое на вспомогательные операции при оцилиндровке бревна, мин;

Я - ритм работы станка (т.е. время оцилиндровки одного бревна, мин); Кс - коэффициент совмещения основного и вспомогательного времени.

0 < Кс < 1.

Для оцилиндровочных станков следует различать технологическую, цикловую (конструктивную) и фактическую производительность [50].

Технологическая производительность: это производительность станка, в котором отсутствуют непроизводительные затраты времени (^). Она определяется затратами времени только на обработочный процесс резания (формообразования).

Технологическая производительность оцилиндровочного станка, шт./ч:

1 и

к = т, = 1> (12)

где: и - скорость подачи бревна или инструмента, м/мин;

I - длина бревна, м.

Технологическая производительность оцилиндровочного станка прямо пропорциональна скорости подачи и обратно пропорциональна длине бревна (участка обработки резанием). Эта производительность характеризует потенциальные возможности станка [44].

Цикловая (конструктивная) производительность оцилиндровочного станка определяет частоту повторения рабочего цикла (Тц). Она не учитывает затраты времени на внецикловые операции (загрузка, разгрузка, подвод инструмента и др.). Цикловая производительность оцилиндровочного станка, шт./ч:

П = — =-^ =-и~,--(13)

Гц Ср + (1 -КС)ЬХ 1 + (1-Кс)1хи ' у ' J

При: Кс = 1, вспомогательные операции полностью совмещены с основным временем (?р). При: Кс = 0, вспомогательные операции полностью не совмещены с основным временем (?р). Если в станке: = 0, то производительность: П = К (т.е. цикловая производительность равна

технологической производительности). Цикловая производительность во многом определяется технологической схемой оцилиндровочного станка. В практических условиях по техническим и организационным причинам оцилиндровочные станки простаивают и в эти моменты выпуск продукции отсутствует [60]. Эти потери времени (внецикловые) оцениваются фактической производительностью станков.

Фактическая производительность оцилиндровочных станков определяется с учетом цикловых и внецикловых потерь времени, шт./ч:

У 1р+(1-к'с)1х+(1-кС)1в Тц+^-кС)^ (1.4)

где: ¿в - затраты времени на внецикловые операции, приходящие на одно обработанное бревно, мин;

Кс- коэффициент совмещения внецикловых операций (¿в) с цикловыми

(Гц).

Время (¿в) включает в себя: время технического обслуживания станка, время организационного обслуживания, время на отдых рабочих и др. [33]. Так как факторы, влияющие на время цикловых операций не зависят от факторов, влияющих на время внецикловых операций, то при сравнительном анализе производительности оцилиндровочных станков можно ориентироваться на время рабочего цикла (Тц), без учета потерь времени на внецикловые операции (¿в), т.е. сравнивать лишь цикловою производительность станков (П).

Отношение цикловой производительности станка к технологической определяется коэффициентом производительности (коэффициентом машинного времени):

Пп = ^ = —. (1.5)

1п К Тц 1р + (1-Кс)1х у 7

Этот коэффициент характеризует степень непрерывности процесса обработки бревна резанием, т.е. степень совершенства технологической схемы станка [35]. Отношение фактической производительности станка к цикловой определяется коэффициентом использования станка по времени (эксплуатационным коэффициентом):

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кушнерев Виктор Олегович, 2018 год

Список литературы

1. Амалицкий В.В., Санев В.И. Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий. М.: «Экология», 1992. 480с.

2. Бершадский А.Л., Цветкова Н.И. Резание древесины. Минск: Высшая школа, 1975. 303 с.

3. Бетанели А.И. Хрупкая прочность режущей части инструмента. // ГПИ. Тбилиси. 1969. 320с.

4. Бойков С.П. Теория процессов очистки древесины от коры. Л.: Изд-во ЛГУ, 1980. 150с.

5. Боровиков Е.М., Фефилов Л.А., Шестаков В.В. Лесопиление на агрегатном оборудовании. М.: Лесная промышленность, 1985. 215 с.

6. Вильке Г.А. Конструирование и расчеты окорочных станков. М.: ГЛТИз, 1938. 168с.

7. Глебов И.Т. Резание древесины: Учебное пособие. СПб.: «Лань», 2010. 256с.

8. Грановский Г.И. Кинематика резания. М.: Машгиз, 1948. 204 с.

9. Грубе А.Э., Санев В.И. Автоматизация станочной обработки деталей в деревообрабатывающей промышленности. М.: Лесная промышленность, 1964. 531 с.

10.Грубе А.Э., Санев В.И. Основы теории и расчета деревообрабатывающих станков, машин и автоматических линий. М.: Лесная промышленность, 1973. 384 с.

11.Данилов В.Г., Говырин П.А. Производство срубов домов //Экспресс информация, деревообработка. ВНИПИЭИ М.: Леспром, 1992. Вып. 4. С.16-23.

12. Деревянные жилые дома и садовые домики на международной выставке «Лесдревмаш—89». Обзорная информация, деревообработка. ВНИПИЭИ. М.: Леспром, 1990. Вып.4. С.32—35.

13.Заховаев В.К. Изготовление материалов из маломерной древесины. М.: Деревообрабатывающая промышленность, 1991. Вып. 1. С.22-23.

14.Змушко М.К., Жарков Н.И. Оцилиндровочный деревообрабатывающий станок СОУ-1. Труды БГТУ. Минск: 1994. Вып.2. С.128-131.

15.Иванов С.И. Строительство и архитектура //Экспресс информация, деревообработка. ВНИПИЭИ М.: Леспром, 1992. Вып. 7. С 12 - 14.

16.Ивановский Е.Г. резание древесины. М.: Лесная промышленность, 1975. 200 с.

17.Каменев Б.Б., Кушнерев В.О. Повышение стойкости инструмента роторных оцилиндровочных станков на основании анализа погрешностей обработки бревен. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии вып. 214. СПб.: СПбГЛТУ, 2016, с. 179-189.

18.Кожевников С.Н. Динамика машин с упругими звеньями. Киев: АН. УССР, 1961. 472с.

19. Краснов Г. Новые модели оцилиндровочных станков //Деревообработка в России СПб., 1998. Вып. 1. С. 24-31.

20.КудиновВ.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. 359 с.

21.Кушнерев В.О. Особенности оцилиндровки бревен точением. Молодежный форум: технические и математические науки. Материалы международной научно-практической конференции. Воронеж: ВГЛТУ, 2015, Т. 2, С. 70-73.

22.Кушнерев В.О., Гузюк С.П. Перспективы развития деревянного домостроения с использованием оцилиндрованных бревен. «Леса России». Материалы второй международной научно-технической конференции. СПб.: СПбГЛТУ, 2017. Том 3. С. 110-113.

23.Любченко В.И. Резание древесины и древесных материалов: Учебник для ВУЗов. М.: МГУЛ, 2002. 310с.

24.Маковский Н.В. и др. Теория и конструкция деревообрабатывающих машин. М.: Лесная промышленность, 1990. 605 с.

25.Манжос Ф.М. Дереворежущие станки. М.: Лесная пром-ть. 1974. 456с.

26.Манжос Ф.М. Точность механической обработки древесины. М.: ГЛБИ, 1959. 262 с.

27.Методика определения экономической эффективности использования в лесопильной, деревообрабатывающей, фанерной и мебельной промышленности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. Архангельск. 1980. 94с.

28.Михайлов О.П. Динамика электромеханического привода металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1990. 304 с.

29.Мишуков Е.Н., Барташевич А.А. Тонкомерная древесина, как высококачественное сырье для экспортной продукции. М.: Деревообрабатывающая промышленность, 2000, вып.1. С.29-31.

30. Налимов. В.В. Теория эксперимента. М.: Наука. 1971. 183с.

31.Орликов М.А. Динамика станков. Киев: Высшая школа, 1980. 256 с.

32. Пигилъдин Н.Ф. Окорка лесоматериалов (теория, технология, оборудование). М.: Лесн. пром-сть, 1982. 192 с.

33.Пижурин А.А. Оптимизация технологических процессов деревообработки. М.: Лесная промышленность, 1975. 312 с.

34.Пижурин А.А. Основы процесса точения древесины. М.: ГБЛИ, 1963. 117с.

35.Пижурин А.А., Розенблит М.С. Основы моделирования и оптимизации процессов деревообработки. М.: Лесная промышленность, 1988. 293 с.

36.Проников А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. 590 с.

37.Ривин Е.И. Динамика привода станков. М.: Машгиз, 1977. 204 с.

38. Сергеевичев А.В. Исследование хрупкой прочности режущей части резцов ножевой головки роторного оцилиндровочного станка позиционного типа. Известия СПбЛТА. вып. №177. СПб.: СПбГЛТА, 2006. С.80-89.

39.Сергеевичев А.В. Моделирование механизма резания оцилиндровочного роторного позиционного станка с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем. Мат-лы меджунар. научно-практ. конференции

«Первичная обработка древесины: лесопиление и сушка пиломатериалов. Состояние и перспективы развития», 2007.С.54-58.

40. Сергеевичев А.В. Некоторые вопросы экспериментальных исследований процесса оцилиндровки бревен. Межвуз.сб.научн.тр. «Технология и оборудование д/о производств». СПб.: СПбГЛТА, 2001. С.158-161.

41. Сергеевичев А.В. Оцилиндровка бревен на основе точения. Сборник материалов междунар. научно-практ. конференции молодых ученых. СПб.: СПбГЛТА, 2007. С.121-123.

42. Сергеевичев А.В. Перспективы развития домостроения на основе оцилиндрованных бревен. Мат-лы междунар научно-технич конференции молодых ученых и специалистов «Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка». СПб.: СПбГЛТУ, 2011. С.205-208.

43. Сергеевичев А.В. Повышение качества оцилиндрованных бревен путем совершенствования механизма резания. «Деревообрабатывающая промышленность» М. вып. 1, 2003. С.11.

44. Сергеевичев А.В. Повышение эффективности оцилиндровки бревен путем совершенствования механизма резания. Автореферат: С.Петербург, 2002, 20 с.

45. Сергеевичев А.В. Погрешности обработки бревен на позиционных роторных оцилиндровочных станках. Известия СПбЛТА. вып. №179. СПб.: СПбГЛТА, 2006. С.56-64.

46.Сергеевичев А.В. Сравнительная оценка оцилиндровочных станков. Известия СПбЛТА. вып. №175. СПб.: СПбГЛТА, 2006. С.88-94.

47. Сергеевичев А.В. Формирование поверхности древесины и древесных материалов шлифованием. Монография. СПб.:СПбГЛТУ, 2015. 136с.

48. Сергеевичев А.В. Бегаръ В.В. Оценка точности работы роторных оцилиндровочных станков позиционного типа. Мат-лы меджунар. научно-практ. конференции «Современные проблемы

лесозаготовительных производств, производства материалов и изделий из древесины». СПб.: СПбГЛТА, 2009. том 1. С.131-137.

49. Сергеевичев А.В., Волков А.Ю. Современные методы повышения стойкости дереворежущих инструментов в условиях оцилиндровки бревен. Известия СПбЛТА. вып. №173. СПб.: СПбГЛТА, 2005. С.100-103.

50. Сергеевичев А.В., Волков А.Ю. Производительность оцилиндровочных станков. Известия СПбЛТА. вып. №176. СПб.: СПбГЛТА, 2006. С.104-111.

51. Сергеевичев А.В., Волков А.Ю. Анализ динамики оцилиндровочных роторных станков позиционного типа и точность обработки. «Лесной журнал». спец. вып. посвящ. 100-летию Васхнил И.С. Архангельск, 2006. С.87-93.

52. Сергеевичев А.В., Гузюк С.П., Кушнерев В.О. Виброустойчивость деревообрабатывающего оборудования. Мат-лы междунар научно-практич конференции «Современные проблемы переработки древесины». СПб.: СПбГЛТУ, 2014. С.50-56.

53. Сергеевичев А.В., Гузюк С.П., Кушнерев В.О. Состояние и тенденции развития оборудования в деревообрабатывающей отрасли. Мат-лы научно-практич конференции «Современные проблемы переработки древесины». СПб.: НП «НОЦ МТД», 2015. С.61-63.

54.Сергеевичев А.В., Кушнерев В.О. Совершенствование подготовки режущего инструмента роторных оцилиндровочных станков. Мат-лы научно-практич конференции «Современные проблемы переработки древесины». СПб.: НП «НОЦ МТД», 2015. С.79-84.

55.Сергеевичев А.В., Кушнерев В.О. Повышение стойкости дереворежущих ножей оцилиндровочных станков. Материалы научно-технической конференции «Леса России». СПб.: СПбГЛТУ, 2016. том 2. С.113-116.

56.Сергеевичев А.В., Кушнерев В.О. Анализ влияния параметров режущего инструмента и режимов резания на качественные и мощностные показатели в условиях оцилиндровки бревен. Известия СПбЛТА. вып. №219. СПб.: СПбГЛТУ, 2017. С.193-206.

57. Сергеевичев А.В., Скорняков В.А., Лупкин И.Д., Алексеева Е.А. Электропривод деревообрабатывающего оборудования. Учебное пособие. СПб.:СПбГЛТУ, 2016. 32с.

58. Сергеевичев А.В., Соколова В.А., Кушнерев В.О. Формирование поверхности твердых тел: граничная область материал-среда. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии вып. 208. СПб.: СПбГЛТУ, 2014, с. 138-152.

59.Сергеевичев А.В., Федяев А.А. Конструкции деревообрабатывающих станков и инструментов. Учебное пособие. СПб.: СПбГЛТУ, 2016. 72с.

60. Сергеевичев А.В., Федяев А.А., Артеменков А.М. Расчет деревообрабатывающих станков и режимов их работы. Учебное пособие. СПб.: СПбГЛТУ, 2016. 80с.

61. Сергеевичев А.В., Федяев АА., Танковская НЮ. Состояние и пути развития домостроения на основе оцилиндрованных бревен. Труды Братского гос. Ун-та. Братск: БрГУ, 2013. С.146-148.

62. Сергеевичев А.В., Федяев АА, Танковская НЮ. Анализ динамики оцилиндровочных станков позиционного типа. Труды Братского гос. Унта. Братск: БрГУ, 2013. С.153-157.

63. Сергеевичев А.В. Черных П.Г. Динамические усилия, возникающие в механизме резания позиционного роторного оцилиндровочного станка. Мат-лы меджунар. научно-практ. конференции «Первичная обработка древесины: лесопиление и сушка пиломатериалов. Состояние и перспективы развития». СПб.: СПбГЛТА, 2007. С.62-65.

64. Сергеевичев А.В. Черных П.Г. Состояние и пути развития домостроения на основе оцилиндрованных бревен. Сборник материалов междунар. научно-практ. конференции молодых ученых. СПб.: СПбГЛТА, 2007. С.26-28.

65. Соволов А.М. Оцилиндровочные станки //Экспресс информация, деревообработка. ВНИПИЭИ. М.: Леспром, 1987. Вып.7. С.4-9.

66.Соволов А.М. Производство срубов домов из оцилиндрованных бревен и профильного бруса. Экспресс информация, деревообработка. ВНИПИЭМ, М.: Леспром, 1992. Вып.2. С.2-8.

67.Федяев А.А., Федяева Н.Ю., Шумякова Н., Кушнерев В.О. Повышение эффективности клееных деревянных конструкций. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии вып. 217. СПб.: СПбГЛТУ, 2017, с. 219-229.

68. Чубинский А.Н., Шагалова Т.А. Проектирование производственных систем. Учебное пособие. СПб: СПбГЛТА. 2001. 71с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Результаты экспериментальных исследований

Таблица 1

Результаты экспериментальных исследований мощности резания при оцилиндровке

бревен черновыми резцами. N = /(у; е; Обрабатываемый материал - сосна; Ж = 20%; * = 10 мм; й = 140 мм.

(Первая серия опытов)

Угол скоса Главный угол Потребляемая мощность

режущей резца в плане, резания Ыр, кВт

кромки, резца Ф° Подача мм/об

е° 0,2 0,4 0,6

1 2 3 4 5

75 1,51 1,71 1,86

0 60 1,61 1,74 1,96

45 1,62 1,86 2,07

75 1,68 1,80 2,12

15 60 1,71 1,91 2,16

45 1,90 2,01 2,27

75 1,81 1,99 2,07

30 60 1,82 2,12 2,19

45 2,42 2,69 2,67

Таблица П.1.2

Результаты экспериментальных исследований мощности резания при оцилиндровке

бревен черновыми резцами. N = /(у; е; Обрабатываемый материал - сосна; Ж = 20%; * = 10 мм; й = 120 мм.

(Вторая серия опытов)

Угол скоса Главный угол Потребляемая мощность

режущей резца в плане, резания #р, кВт

кромки, резца Ф° Подача мм/об

е° 0,2 0,4 0,6

1 2 3 4 5

75 1,46 1,58 1,72

0 60 1,50 1,63 1,81

45 1,60 1,71 1,85

75 1,61 1,73 1,81

15 60 1,66 1,81 1,85

45 1,71 1,84 1,95

75 1,64 1,78 1,87

30 60 1,70 1,87 1,92

45 1,86 2,07 2,22

Таблица П.1.3

Результаты экспериментальных исследований мощности резания при оцилиндровке

бревен черновыми резцами. N = /(ф; е; Обрабатываемый материал - сосна; Ж = 20%; * = 10 мм; й = 100 мм.

(Третья серия опытов)

Угол скоса Главный угол Потребляемая мощность

режущей резца в плане, резания #р, кВт

кромки, резца Ф° Подача мм/об

е° 0,2 0,4 0,6

1 2 3 4 5

75 1,40 1,52 1,69

0 60 1,44 1,56 1,72

45 1,51 1,67 1,76

75 1,54 1,69 1,77

15 60 1,60 1,72 1,81

45 1,66 1,80 1,91

75 1,52 1,72 1,82

30 60 1,61 1,82 1,88

45 1,79 1,90 2,05

Таблица П.1.4

Результаты экспериментальных исследований мощности резания при оцилиндровке

бревен черновыми резцами. N = /(ф; е; Обрабатываемый материал - ель; Ж = 20%; * = 10 мм; й = 140 мм. (Четвертая серия опытов)

Угол скоса Главный угол Потребляемая мощность

режущей резца в плане, резания, #р, кВт

кромки, резца Ф° Подача мм/об

е° 0,2 0,4 0,6

1 2 3 4 5

75 1,51 1,69 1,77

0 60 1,65 1,72 1,92

45 1,67 1,84 2,01

75 1,64 1,75 2,10

15 60 1,69 1,85 2,13

45 1,84 1,97 2,24

75 1,75 1,90 2,00

30 60 1,78 2,04 2,11

45 2,11 2,49 2,56

Таблица П.1.5

Результаты экспериментальных исследований мощности резания при оцилиндровке

бревен черновыми резцами. N = /(у; е; Обрабатываемый материал - ель; Ж = 20%; * = 10 мм; й = 120 мм.

(Пятая серия опытов)

Угол скоса Главный угол Потребляемая мощность

режущей резца в плане, резания Ыр, кВт

кромки, резца Ф° Подача мм/об

е° 0,2 0,4 0,6

1 2 3 4 5

75 1,41 1,52 1,69

0 60 1,46 1,60 1,75

45 1,52 1,67 1,81

75 1,57 1,68 1,74

15 60 1,60 1,73 1,79

45 1,66 1,77 1,90

75 1,61 1,73 1,82

30 60 1,64 1,79 1,89

45 1,71 1,87 1,96

Таблица П.1.6

Результаты экспериментальных исследований мощности резания при оцилиндровке

бревен черновыми резцами. N = /(у; е; Обрабатываемый материал - ель; Ж = 20%; * = 10 мм; й = 100 мм.

(Шестая серия опытов)

Угол скоса Главный угол Потребляемая мощность

режущей резца в плане, резания Ыр, кВт

кромки, резца Ф° Подача мм/об

е° 0,2 0,4 0,6

1 2 3 4 5

75 1,39 1,53 1,61

0 60 1,40 1,54 1,67

45 1,47 1,62 1,71

75 1,52 1,63 1,71

15 60 1,58 1,70 1,78

45 1,64 1,79 1,87

75 1,49 1,70 1,84

30 60 1,60 1,77 1,84

45 1,67 1,81 2,02

Таблица П.1.7

Результаты экспериментальных исследований шероховатости обработанной поверхности черновыми резцами при оцилиндровке бревен Ят(тах)=^(^, обрабатываемый материал - сосна, ель; Ж =20%; й = 140; 120; 100 мм.

Угол наклона режущей кромки, резца е° Шероховатость обработанной поверхности Я1 тах, мкм

Подача, мм/об

0,2 0,4 0,6

1 3 4 5

0 50 100 150

15 86 172 258

30 100 200 300

Таблица П.1.8

Результаты экспериментальных исследований шероховатости обработанной поверхности чистовыми резцами при оцилиндровке бревен Ят(тах)=^(ф№, ^г); обрабатываемый материал - сосна, ель; Ж =20%; * = 10мм; й = 140; 120; 100 мм.

Углы Глубина Шероховатость обработанной поверхности бревен

чистового резца в плане, ф/ф1 резания, 1;, мм черновыми резцами (средняя высота неровностей Ят (тах), мкм)

1 2 3 4 5

75 ^^^ 0,6 27 32 37

60 ^^^ 0,6 30 35 44

^ 30

45 ^^^ 0,6 35 54 81

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Акт производственных испытаний

Акт

УТВЕРЖДАЮ рапьный директор ООО «Балтком» A.A. Цыганков

от 8 мюля 2016 г.

производственных испытаний унифицированного комплекта инструмента восьмирезцовой охватывающей ножевой головки роторного оцилиндровочного станка позиционного типа

Мы, комиссия в составе: начальника производства ООО «Балтком» Бурнова A.C., заведующего кафедрой «Деревообрабатывающего и электротехнического оборудования» СПбГЛТУ Сергеевичева A.B., аспиранта кафедры «Деревообрабатывающего и электротехнического оборудования» СПбГЛТУ Кушнерева В.О., составили настоящий Акт производственных испытаний восьмирезцовой охватывающей головки, оснащенной разработанным комплектом режущего инструмента, на роторном оцилиндровочном станке позиционного типа в соответствии с программой испытаний.

Восьмирезцовая ножевая головка роторного станка для оцилиндровки бревен выполнена в соответствии с техническим проектом, установка резцов выполнена с учетом необходимых требований, проведена проверка работоспособности.

Эксплуатационные показатели, полученные при испытании:

предусмотренные проектом и

Наименование показателей Показатели

По проекту Получ. при испытаниях

Общее время работы, ч 30 30

Чистое время работы, ч 30 28

Время простоев по технологическому обслуживанию, ч - 2

Оцилиндровка бревен за время испытаний, шт 300 280

Эксплуатационная производительность, шт/см 60 56

Эксплуатационные показатели, характеризующие износ и затупление режущего инструмента в производственных условиях определялись следующим образом: чистовые резцы заменялись при увеличении шероховатости обработанной поверхности свыше регламентированной; черновые резцы заменялись при отключении станка, вызванного увеличением мощностных показателей резания.

Ножевая головка с комплектом унифицированного режущего инструмента установлена на роторном оцилиндровочном станке позиционного типа. В процессе эксплуатации оцилиндровочного станка, оборудованного предложенной ножевой головкой, выявлено, что возросло качество обработанной поверхности бревна (шероховатость не превышает ЮОмкм), по сравнению с используемым режущим инструментом, снизилось количество переточек резцов и повысились экологические условия работы в связи со снижением вибрации и уровня шума.

Внедрение разработок Кушнерев В.О. позволит получить экономический эффект по предприятию в размере 324 тыс. рублей.

Начальник производства ООО «Балтком»

А.С. Бурнов

Заведующий кафедрой «Деревообрабатывающего и Электротехнического оборудования»

СПбГЛТУ

СПбГЛТУ

Аспирант кафедры «Деревообрабатывающего и электротехнического оборудования»

Приложение 3

Диплом победителя конкурсов грантов

Результаты работы отмечены Правительством Санкт-Петербурга дипломом и

грантом, выполненным автором

ЬАмавапмаш * II И11И11111И

'цщ*. _, шеф 1 » « . • "А'.- 'А. .А . V.'. А'Л А.УАЛ » ЙгО-;» г ¿№$«31!; ¿фа.!»,'

■ Л Л • Л . Л А А А л