Оборудование отрасли Лекция Особенности процессов фрезерования древесины
l Фрезерование — процесс резания вращающимися резцами, при котором траекторией резания является циклоида. l Технологическое назначение фрезерования: 1. Плоское и профильное фрезерование с целью снижения шероховатости деталей и предания им требуемой формы и размеров; 2. Объёмное копирование; 3. Формирование присоединительных элементов: • Шипов; проушин; 4. Выработка пазов и гнёзд (пазовое фрезерование); 5. Измельчение древесины на технологическую щепу с одновременным формированием поверхности обработки: • Агрегатная переработка – часто в комбинации с пилением.
Виды фрезерования I. По форме поверхностей, описываемых в пространстве лезвиями резцов: 1. Цилиндрическое (а, б, в) ¨ при котором ось вращения инструмента параллельна обрабатываемой поверхности, а лезвия описывают цилиндрические поверхности; U Uz U U
2. Коническое (г), при котором ось вращения инструмента наклонена под углом к поверхности, а лезвия описывают конические поверхности; U
3. Торцовое (д), при котором ось вращения инструмента перпендикулярна обрабатываемой поверхности, боковые лезвия резцов описывают цилиндрические поверхности, а торцовые поверхность кольца или круга; U U
4. Торцово-коническое (е), при котором ось вращения инструмента перпендикулярна обрабатываемой поверхности, длинные лезвия резцов описывают коническую поверхность, а короткие формируют поверхность обработки U U
5. Профильное (ж), при котором лезвия резцов имеют криволинейное очертание и описывают поверхности сложного профиля. ж
II. По положению обработанной плоскости и направления подачи относительно волокон древесины: ¡ ¡ ¡ Фрезерование продольное, при котором обработанная плоскость и направление подачи параллельна волокнам (а); Фрезерование поперечное, при котором обработанная плоскость параллельна волокнам, а направление подачи перпендикулярно к ним (б); Фрезерование торцовое, при котором обработанная плоскость и направление подачи перпендикулярно направлению волокон (г).
III. По направлению подачи заготовки относительно направления вращения инструмента: ¡ ¡ l фрезерование встречное (а); фрезерование попутное (б). Попутное фрезерование не получило широкого распространения из-за повышенного расхода энергии на резание (в 1, 5 -2 раза больше, чем при встречном) и неконтролируемой самоподачи заготовки под действием сил резания. Однако, в некоторых случаях попутное фрезерование необходимо. l ¡ В агрегатном лесопильном оборудовании при фрезеровании используется только попутная подача. Это необходимо для получения качественной технологической щепы.
l Рассмотрим основной вид фрезерования в деревообработке – цилиндрическое продольное фрезерование со встречной подачей ¡ Вращение с постоянной скоростью n, мин-1 Скорость резания V = 2 R π n / 60*1000, м/с. ¡ В производственных условиях скорость резания составляет в среднем от 20 до 70 м/с. Скорость подачи U = Uz z n / 1000, м/мин где Uz – подача на резец, мм; z - число резцов; n - частота вращения, мин-1 Скорость подачи изменяется в среднем от 10 до 40 м/мин, однако иногда достигает 120… 160 м/мин.
l Ввиду малости отношения U/ V, различие между траекторией резания (циклоидой) и окружностью резания невелико. Поэтому для упрощения формул с некоторой погрешностью (до 3%) принимают траекторию движения резца в древесине за окружность радиуса R. l Кинематикой процесса определяется геометрия стружки и геометрия фрезерования поверхности.
Схема стружкообразования при встречном цилиндрическом фрезеровании U D Uz Qвых w Qср ecp v Pк h
l Кинематический угол встречи на входе Qвх приблизительно равен 0 l Средний кинематический угол встречи Qcp = arcsin (h/D)0, 5, град, где h – толщина снимаемого слоя, мм. l Средняя толщина стружки ecp = Uz sin Qcp, мм.
Определение режимов резания при фрезеровании l Заключается в определении необходимой скорости подачи Uф. l Для этого определяется оптимальное значение подачи на резец Uzo. l Подача на резец при фрезеровании ограничивается ¡Качеством поверхности обработки (шероховатостью); ¡Мощностью электродвигателя механизма резания.
l Подача на резец Uz 1, ограниченная качеством поверхности обработки (шероховатостью) определяется по формуле: Uz 1 = lв / z, мм, где lв – длина волны, формируемая одним резцом, мм. Длина волны принимается в зависимости от диаметра окружности резания D и заданного параметра шероховатости Rm max по таблицам.
l Подача на резец Uz 2, ограниченная мощностью электродвигателя механизма резания Nэ определяется по эмпирической формуле, которую в общем виде можно представить следующим образом Uz 2 = F (Nэ, η, i, b, Qср, Kп, p, δ, V, aρ), мм, где Nэ - мощность электродвигателя, к. Вт; η - кпд привода механизма резания; i - число работающих фрез; b - ширина фрезерования, мм; Qср - средний кинематический угол встречи, град; Kп - фиктивное давление передней грани резца на стружку, МПа; p - фиктивная удельная сила резания по задней грани резца, Н/мм; aρ - коэффициент, учитывающий затупление резцов.
l По найденным значениям Uz 1, Uz 2 определяется Uzo, которое будет наименьшим значением. l Определяется Uo по зависимости Uo = Uzo z n / 1000, м/мин l Найденный параметр Uo сравнивается с конструктивной подачей станка, после чего определяется фактическое значение скорости подачи U ф ≤ U o.
Силы и мощность резания при фрезеровании
l Средняя окружная касательная сила резания Pк = K в h U / 60 V, Н, где K - удельная сопротивление резанию, МПа; в - ширина фрезерования, мм; h - толщина снимаемого слоя, мм; Удельное сопротивление резанию К = Кп + (а ) /eср где Кп - фиктивное давление передней грани резца на стружку, МПа; определяется по эмпирическим формулам и зависит от породы, δ, Qср, V. - фиктивная удельная сила резания по задней грани резца, Н/мм; определяется по эмпирическим формулам и зависит от породы и среднего кинематического угла встречи Qср.
l Коэффициент учитывающий затупление а = 1 + (0, 2 ) / 0 0 - начальный радиус округления лезвия, 5 мкм; - приращение радиуса округления лезвия за период между переточками, мкм. Средняя касательная сила резания на дуге контакта резца Pl к = 360 Pк / φk z, Н, где φk - угол контакта резца с древесиной, град. , φk = 2 Qср. Максимальная сила резания на дуге контакта резца с древесиной Pl max к = 2 Plк. Средняя окружная нормальная сила резания Pн определяется по значению касательной силы Pк с учётом поправочного коэффициента P н = m. P к , где m – поправочный коэффициент.
l Сила сопротивления подаче без учёта потерь на силы трения механизма подачи и устройств базирования Pг = Pк cos Q + Pн sin Q. Мощность на резание, к. Вт N = Pк V / 1000
Скачать презентацию Оборудование отрасли Лекция Особенности процессов фрезерования древесины
Л10_Фрезерование_древ_.pptx