Выбор параметров дереворежущего инструмента.
Рисунок 2.2.1 Технологическая схема станка ЦА-3
1.стол; 2. заготовка; 3. когтевая завеса; 4. диск подающий передний; 5.пила круглая; 6. нож расклинивающий; 7. валец подающий задний; 8. линейка базирующая; 9. ролик.
При выборе пил по наружному (в пределах наибольшего по паспорту) учитывают конструкцию станка, размер распиливаемого материала, требования к качеству пилопродукции.
Многолетней производственной практикой установлено, что для конкретных условий пиления целесообразно брать круглые пилы наименьшего диаметра с выходом пил из пропила на величину не более 10…40 мм (примерно 8…10% от радиуса пилы). Их проще готовить к работе, они более устойчивы в пропиле.
Исходные данные приведены в таблице 2.
Таблица 2
Высота пропила |
t, мм |
32 |
40 |
50 |
60 |
Мощность электродвигателя, приходящаяся на одну пилу постава |
Р, кВт |
4 |
4 |
4 |
4 |
КПД привода |
|
0,94 |
0,94 |
0,94 |
0,94 |
Частота вращения пилы |
1/мин |
2500 |
2500 |
2500 |
2500 |
Высота стола над центром пилы |
h, мм |
90 |
90 |
90 |
90 |
Порода |
|
сосна |
|
|
|
Влажность древесины |
W, % |
30 |
|
|
|
Коэффициент на породу |
ап |
1 |
1 |
1 |
1 |
Коэффициент на влажность |
аw |
0,89 |
0,89 |
0,89 |
0,89 |
Вид пиления: встречное ав=1; попутное ав = 1,1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
Шероховатость |
Rm, мкм |
400 |
|
|
|
Угол резания зуба |
б, град. |
55 |
55 |
55 |
55 |
Способ ширения зубьев пилы |
|
Развод |
|
|
|
Интенсивность затупления зуба |
мкм/м |
0,0013 |
0,0013 |
0,0013 |
0,0013 |
Коэффициент производительности станка |
Кп |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
Коэффициент использования станка |
Ки |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
Период стойкости пилы |
Т, мин |
240 |
240 |
240 |
240 |
Удельная сила трения пилы в прропиле |
а, Мпа |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
1.Минимальный диаметр пилы
D=2*(h+t)/SIN((90-55)*3,14/180)=523 мм
Принимаем D =600 мм
2.Окружной шаг зубьев определяем как:
39,3
мм
3.Определим значения
углов
и
при встречной подаче с нижним расположением
пильного вала по формулам:
1,1520
1,2661
h - расстояние от верха стола до оси вала (90 мм);
t - толщина обрабатываемого материала;
R - радиус пилы, (300 мм).
Определим угол контакта пилы с заготовкой по формуле:
0,1141
Определим средний угол на дуге контакта по формуле:
1,2090
Кинематический
угол встречи
находится на дуге контакта и принимается
равным
.
1,2090
4.Определим ширину пропила и длину режущей кромки:
Применяем развод зубьев, следовательно, величина уширения зубьев на сторону принимается равной 0,5 мм, а длина режущей кромки равна толщине полотна пилы.
3,5
мм
2,5
мм
5.Принимаю по
требованию шероховатости и
величину подачи на зуб
0,15
6.Определим максимально возможную скорость подачи по формуле:
м/мин
7.Определим касательное давление стружки на переднюю грань зуба по формуле:
,
где
-
скорость резания, м/с, принимается равной
(при
м/с).
м/с
К=24,80 МПа
9.Определим фиктивную силу резания по формуле:
Н/м
10.Величина затупления режущей кромки дельта
Т=240 мин – износостойкость пилы.
=0,9
– коэффициент производительности.
=0,9
– коэффициент использования станка.
n=2500
- частота вращения пилы
мкм
11.Максимально
допустимая подача на зуб
,
мм, ограниченная
вместимостью впадин
зубьев определяется по формуле:
,
где
-
коэффициент формы зуба (
);
-
окружной шаг зубьев пилы, мм;
- коэффициент
напряженности впадины зуба (
);
t - высота пропила, мм.
мм
12.Определим разницу температур на внешней и внутренней границе диска пилы при пилении по формуле:
,
где A - коэффициент, зависящий от размеров пилы и скорости главного движения резания;
Р - мощность электродвигателя привода пильного вала, кВт;
-
КПД привода (
= 0,9)
i - количество пил на валу.
Принимаем
для расчетов
13.Определим касательную силу резания одним зубом по формуле:
,
где Р - мощность электродвигателя привода пильного вала, кВт;
- КПД привода с ременной передачей (0,8);
i - количество пил, приводимых в движение электродвигателем;
- окружной шаг зубьев, мм;
l - длина дуги контакта зуба с заготовкой, мм.
H
14.Определим толщину срезаемого слоя по формуле:
=0,46
мм
Где
- коэффициент учета
породы древесины (1)
- коэффициент учета
влажности (1);
- коэффициент вида
пиления (1).
15.Определим
максимально допустимую подачу на зуб
,
мм, ограниченную мощностью привода:
мм
16.Максимальная подача на зуб по динамической устойчивости пилы:
Определим значение разности температуры на линии окружности впадин и зоне зажимных фланцев, при которой пила теряет динамическую устойчивость:
ºС
Выбираем способ охлаждения пил при пилении:
Пиление будет происходить без охлаждения.
17.Определим коэффициент m, учитывающий способ охлаждения пил:
,
где значение коэффициента рассчитывается по формуле:
,
где
- коэффициент, учитывающий долю мощности
резания, расходуемую на нагрев диска
пилы.
А=2,5
M=0,3405
18. Определим максимальную подачу на зуб по динамической устойчивости пилы:
мм
19. Определим рабочее значение подачи на зуб как минимальное из выше вычисленных четырех:
=0,15
мм
=9,6 мм
=0,4 мм
=1,06
мм
Принимаем
=0,15
мм
20.Определим скорость подачи
м/мин
Произведем аналогичные расчеты скоростей подач для досок толщиной 40, 50, 60 мм и полученные данные занесем в табл. 3:
Таблица 3
Минимальный диаметр пилы |
D, мм |
426 |
453 |
488 |
523 |
Принимается диаметр пилы D, мм |
D, мм |
600 |
600 |
600 |
600 |
Число зубьев пилы |
Z, шт. |
48 |
48 |
48 |
48 |
Толщина пильного диска |
S, мм |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
Величина уширения зубьев S', мм |
S', мм |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
Окружной шаг зубьев пилы |
tз, мм |
39,3 |
39,3 |
39,3 |
39,3 |
Углы контакта пилы с заготовкой: |
|
|
|
|
|
фи входа, рад. |
рад. |
1,1520 |
1,1226 |
1,0853 |
1,0472 |
фи выхода, рад. |
рад. |
1,2661 |
1,2661 |
1,2661 |
1,2661 |
фи контакта, рад |
рад. |
0,1141 |
0,1435 |
0,1808 |
0,2189 |
фи среднее, рад. |
рад. |
1,2090 |
1,1944 |
1,1757 |
1,1567 |
фи среднее, град. |
град. |
69,3 |
68,4 |
67,4 |
66,3 |
Длина дуги контакта |
l, мм |
34,2 |
43,0 |
54,2 |
65,7 |
Ширина пропила |
b, мм |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
Длина режущей кромки |
bл, мм |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
Подача на зуб Sz1, с ограничением по шероховатости |
Sz1, мм |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
Подача на зуб Sz2, с ограничением по вместимости впадин зубьев |
Sz2, мм |
9,6 |
7,7 |
6,2 |
5,1 |
Скорость главного движения |
V, м/с |
78,5 |
78,5 |
78,5 |
78,5 |
V1: если V<50, то V1=90-V, иначе V1=V |
|
78,5 |
78,5 |
78,5 |
78,5 |
Фиктивная сила резания для сосны |
р, Н/мм |
6,89 |
6,87 |
6,85 |
6,82 |
Касательное давленис стружки на передюю поверхность зуба |
k, МПа |
24,80 |
24,70 |
24,57 |
24,43 |
Величина затупления режущей кромки дельта |
ро, мкм |
21,6 |
27,2 |
34,3 |
41,5 |
Коэффициент затупления зуба |
|
1,49 |
1,62 |
1,78 |
1,94 |
Касательная сила резания одним зубом |
Fх зуб, Н |
54,9 |
43,7 |
34,7 |
28,6 |
Коэффициент d |
|
13,395 |
14,380 |
15,617 |
16,863 |
Коэффициент m |
|
1,84 |
1,36 |
1,00 |
0,76 |
Средняя толщина срезаемого макрослоя |
ас, мм |
0,46 |
0,26 |
0,10 |
-0,01 |
Коэффициент лямда |
|
0,017 |
0,019 |
0,021 |
0,023 |
Средняя толщина срезаемого микрослоя |
асм, мм |
###### |
##### |
0,093 |
0,026 |
Подача на зуб Sz3, с ограничением по мощности привода, мм |
Sz3, мм |
0,35 |
0,20 |
0,07 |
0,021 |
Коэффициент А динамической устойчивости пилы |
|
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
Коэффициент m |
|
0,3405 |
0,3405 |
0,3405 |
0,3405 |
Разница температур начала потери устойчивости диска |
Т, град С |
23,9 |
23,9 |
23,9 |
23,9 |
Подача на зуб Sz4, с ограничением по динамической устойчивости диска пилы, мм |
Sz4, мм |
1,06 |
0,74 |
0,48 |
0,31 |
Значения подачи на зуб |
|
|
|
|
|
Sz1 |
мм |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
Sz2 |
мм |
9,6 |
7,7 |
6,2 |
5,1 |
Sz3 |
мм |
0,4 |
0,2 |
0,07 |
0,02 |
Sz4 |
мм |
1,06 |
0,74 |
0,48 |
0,31 |
Szр |
мм |
0,15 |
0,15 |
0,07 |
0,02 |
|
|
|
|
|
|
Скорость подачи рациональная |
Vs, м/мин |
18 |
18 |
8,6 |
2,8 |
Составим график зависимости скорости подачи от высоты пропила, рис.2.2.2
Рисунок 2.2.2 График зависимости скорости подачи от высоты пропила.