Разработка рациональных режимов резания продольной распиловки пиломатериалов на станке модели GRS150-45

Разработка рациональных режимов резания продольной распиловки пиломатериалов на станке модели GRS150-45

Курсовая работа

По дисциплине «Оборудование отрасли»

Тема: ”Разработка рациональных режимов резания продольной распиловки пиломатериалов на станке модели GRS150-45”

Содержание

Введение

. Анализ конструкции станка

. Обоснование выбора инструмента

. Кинематические показатели процесса резания

. Энергетические показатели процесса резания

. Проверка геометрической точности механизма резания

. Операция подготовки инструмента - плющение и формование зубьев пил

. Расходный фонд режущего инструмента

. Производительность станка

. Квалификационная характеристика станочника

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Значительные успехи науки в области резания древесины и материалов на ее основе, дереворежущего оборудования и инструмента неслучайны. Широкомасштабные исследования, приведшие к заметным результатам были вызваны бурным развитием деревообрабатывающей промышленности как в России, так и за рубежом. Несмотря на глубокий спад станкоинструментальной промышленности передовые зарубежные технологии, оборудование и инструмент оказались востребованными отечественной лесной и деревообрабатывающей промышленностью, способной благодаря наличию богатейших запасов сырья и вековым традициям давать устойчивый социальный(создание рабочих мест, налоги) и экономический (прибыль) эффект.

Совокупность всех процессов, связанных с превращением сырья в готовую продукцию, называется производственным процессом. Часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров и свойств перерабатываемого сырья, называется технологическим процессом. По ряду признаков технологический процесс может быть разделен на отдельные этапы, а каждый этап может состоять из отдельных технологических операций.

Операция - это неделимая часть технологического процесса. В основе каждой операции лежит, какой либо рабочий процесс, реализуемый с помощью рабочей машины. Существуют машины, предназначенные для выполнения технологического этапа, в которых реализуется несколько рабочих процессов. Таким образом, рабочими называются машины для облегчения или замены труда человека при выполнении технологических операций какого либо производственного процесса.

При обработке резанием происходит нарушение связей между частицами по строго заданному направлению, когда обрабатываемый объект разделяется на части с образованием стружки или без нее.

В данном курсовом проекте рассмотрим технологический процесс резания на примере станка GRS150-45.

Цель курсового проекта применить навыки и полученные знания по дисциплине «Оборудование отрасли» в расчете рационального режима резания на станке GRS150-45.

1. Анализ конструкции станка

станок резание геометрический пила

Многопильный прирезной станок GRS150-45предназначается для продольного раскроя как обрезных, так и не обрезных пиломатериалов.

На лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях.

Станок относится к оборудованию второго ряда при обработке древесины из любых пород, вращающимися дисковыми пилами. Их использование при модернизации или создании нового производства позволяет существенно улучшить качество распиливаемого пиломатериала и повысить производительность лесопиления.

На всех станках GRS150-45 механизм подачи пиломатериала выполнен в виде гусеничной цепи, состоящей из рифленых звеньев, перемещающихся по текстолитовым направляющим, что обеспечивает высокую точность пропила. Плавная регулировка подачи от 6 до 60 м/мин. Удобный пульт управления оператора вынесен из зоны возможных выбросов сколов древесины. Станок оборудован тремя рядами верхней и одним рядом нижней когтевой защиты, а также пластинчатой боковой защитой.

Таблица 1. Основные технические характеристики

Рис.1. Технологическая схема

.        Заготовка

.        Направляющая линейка

.        Ветвь конвейера

.        Пила (10 шт.)

.        Подающие вальцы

Базирование

Комбинированное. Установочные элементы: установочная линейка, гусеничный конвейер. Заготовка по отношению к установочной линейке движется, а по отношению к гусеничному конвейеру остается не подвижной.

. Обоснование выбора инструмента

Для станков для продольной и поперечной распиловки с верхним расположением пилы:

D_min=; [1]

Где: H - толщина распиливаемого материала, мм;

R - радиус зажимных фланцев, мм.

D_min= 2(145+62,5+10)= 435 мм,

Запас на переточке

Где: Δ - запас на переточке по радиусу пилы, для пил радиусом до 500 мм можно принять Δ=25 мм.

D= 435+2*25=485 мм.

из этого следует по ГОСТу 980-80, что D= 500 мм.

Толщина пилы

Выбирается с учётом обеспечения устойчивости работы, требуемой точности пилопродукции

В= 0,12*; [3]

Где: В - ширина распиливаемого материала;

В= 0,12* = 0,12*22,02= 2,5;

Z=60 шт.

Наименование

Пила круглая плоская для продольной распиловки пиломатериалов, тип 1, исполнение 1. 3420-0229 ГОСТ 980-80.

Линейные и угловые параметры

D = 500 мм, d = 50 мм, угловые параметры - исполнение 1(а).

Рис. 2

. Кинематические показатели процесса резания

Скорость резания

V=  ; м/с [4]

Где D - диаметр резания, мм;

n - частота вращения инструмента, мин^-1;

V =  = 63,5 м/с;

Мощность резания

P_p = 55 кВт;

Угол входа

вх= arccos (  ); [5]

вх= arccos(  ) = arccos 0,96 = 16,30.

Угол выхода

вых = arccos(  ); [6]

_вых= arccos = (  )= arccos 0,4 = 66,4⁰.

Угол средний от нормали к направлению подачи

ср = (  + ) / 2 [7]

_ср =(16,3 + 66,4 ) / 2 = 41,3⁰

Поправочный множитель

а_попр = а_п * а_w ** *a_v*a_t [8]

a_п= 1,1; = 2,2; а_w = 1,10; а_v = 1,06; а_t = 0,9;= 0,86;

а_попр= 1,1 * 1,10 * 2,2 * 0,86 * 1,06 * 0,9 = 2,2;

Ширина пропила

В_пр = S + S₁, мм [9]

Где:   - толщина пилы; S₁ - уширение пилы;

В_пр = 2,5 + 2* 0,5 = 3,5 мм

Табличная касательная сила FXT

FXT = K_T * a_ср=  ; [10]

Где: а_попр- поправочный множитель;

В_пр - ширина пропила;

t - высота пропила;

z - число зубьев пилы; n- частота вращения пильного вала;

Р_{Д -} мощность двигателя привода МГД; - КПД механизма привода;

FXT =  = 11,8 Н/мм;

S_Z- подача на зуб;

S_z = a_ср = 0,15 мм;

Выбор скорости подачи

При выборе скорости подачи рассчитаем ее максимально допустимое значение по следующим условиям:

полное использование мощности привода МГД - V_S(P);

обеспечение заданного уровня шероховатости обработанной поверхности - V_S(Rm);

работоспособности инструмента - V_S(Ϭ).

Расчет допустимой скорости подачи по мощности привода МГД

V_S(P) = ; [11]

V_S(P)=  = 22,5 м/мин;

Расчет допустимой скорости подачи по заданному уровню шероховатости обработанной поверхности

V_S(Rm) =  = 225 м/мин;

Расчет допустимой скорости подачи по работоспособности режущего инструмента

V_S(у) =  =  ; [12]

Где: Ѳ = 0,35 … 0,40;

Ϭ_min - коэффициент напряженности работы впадины;

t³- шаг зубьев, мм;

t_max- максимальная высота пропила, мм;

= 65,3

V_S(Ϭ) =  = 47,3 м/мин;

Окончательное значение скорости подачи выбираем с учетом кинематических возможностей станка, т.е. V_S принимаем равным 22,5 м/мин (технические характеристики).

. Энергетические показатели процесса резания

Значение величины удельной работы резания:

К = К_Т * а_попр, Дж/см³; [13]

Где: К_Т - табличное значение величины удельной работы резания, Дж/см³; а_попр= 2,2.

К = 60 * 2,2 = 132 Дж/см³;

Расчет мощности резания

Р_р = К * , кВт; [14]

Где: В_пр - ширина пропила, мм;

T - высота пропила, мм;

V_S - скорость подачи, м/мин;

Р_р = 132 *  = 25,1, кВт;

Расчет силы резания

Касательная сила резания

F_x= , Н; [15]

F_x =  = 395,6, Н;

Нормальная сила резания

F_Z = F_X * m, Н; [16]

Где: m - переходной множитель от касательной силы к нормальной,

F_Z = 395,6 * 0,25 = 98,9, Н.

5. Проверка геометрической точности механизма резания ГОСТ 890 - 70

Рисунок 3

Рисунок 4

6. Операции подготовки инструмента

Плющение применяют при уширении зубчатого венца пил для продольной распиловки с прямой заточкой. Сущность плющения состоит в том, что к кончику зуба со стороны задней грани прижимают упор (наковальню), а со стороны передней грани подводят профильный плющильный валик. При повороте плющильного валика он внедряется в материал зуба пилы за счет плавного увеличения радиуса рабочего участка валика. Внедрение валика вызывает уширение кончика зуба на обе стороны. Затем уширенному кончику зуба придают правильную форму, обжимая его плашками, т.е. формованием, и наконец, затачивают. В результате плющения, формования и заточки зуб пилы приобретает особую форму. Двустороннее уширение зуба обеспечивает симметричное действие сил при работе пилы, а поверхности пропила создаются каждым зубом. В связи с этими особенностями плющеного зуба плющение имеет преимущество по сравнению с разводом: выше качество пропила, больше устойчивость пилы в пропиле. Плющеные зубья сохраняют необходимое уширение в течение 3-4 переточек. Пилы с плющеными зубьями могут быть более тонкими (на 0,2-0,4 мм), допускают большую (на 15-20%) подачу на зуб и меньшее уширение зубчатого венца (на 0,1 мм), чем пилы с разведенными зубьями. Перечисленные достоинства плющеных зубьев требуют повсеместного перехода на плющение пил для продольной распиловки древесины.

Плющат зубья ручными плющилками или на специальных плющильных станках. Подготавливая зубья к плющению (как при ручном, так и при механическом способе), устраняют случайные отгибы зубьев в сторону. Кроме того, если пила новая (или с вновь насеченными зубьями) или если нужно удалить остатки предыдущего плющения, следует проточить пилу, чтобы устранить разность шагов и придать всем зубьям профиль, соответствующий особенностям данного заточного станка.

Рис.5: а - исходное положение; б - конечное положение валика. 1 - наковаленка; 2 - профилированный валик

. Расходный фонд режущего инструмента

Основные понятия и расчетные зависимости: годовой расходный фонд дереворежущего инструмента на один станок R.

R - это количество инструмента, которое будет израсходовано при производстве продукции в течении года.

Годовой фонд времени работы станка

R= ;шт, [17]

Где: Т_год- число часов работы инструмента в год, ч;

ȥ - число одинаковых инструментов в комплекте на один станок, шт;

а - величина допускаемого стачивания рабочей части режущего инструмента, мм;

b - величина уменьшения рабочей части инструмента за одну переточку (а/b- возможное число переточек за срок службы инструмента), мм, (а,b выбираем из табл.),

t - продолжительность работы инструмента между двумя переточками, ч;

К - процент на поломку и непредвиденные расходы инструмента.

Т_год= l*m*T_см*n, ч; [18]

Где: L - число рабочих дней в году;

M - число смен;

Т_см - продолжительность смены, ч.

Т_год = 250*2*8*0,7 = 2800 ч;

R =  = 172, шт;

. Производительность станка

Находим фактическую производительность станка за рабочую смену по формуле:

Q_ф.пр.= , шт/см; [19]

Где: i_o - число одновременно обрабатываемых деталей;

L - длина заготовки, м;

i_n - число проходов для полной обработки;

Т_см - продолжительность смены, мин.

Q_ф.пр.= = 12852 шт/см.

9. Квалификационная характеристика станочника

-й разряд

Характеристика работ. Сверление гнезд и отверстий на многошпиндельных сверлильно-присадочных станках. Высверливание и заделка сучков на автоматах. Строгание и профилирование заготовок и деталей на четырехсторонних строгальных и калевочных станках, самостоятельно налаженных. Строгание кромок в щитах, узлах и заготовках лущеного и строганого шпона твердых лиственных пород на кромкофуговальных станках. Строгание стружки различных спецификаций на универсальных стружечных станках. Набор щитов с одновременным фрезерованием профиля и нанесением клея. Сшивка деталей на кромкосшивальном полуавтомате. Выполнение токарных работ по изготовлению деталей сложной конфигурации по контуру. Фрезерование криволинейных деталей сложной конфигурации и углублений под фурнитуру в облицованных щитовых деталях по копиру. Вырезка с предварительной разметкой образцов для проведения испытаний из древесных слоистых пластиков, фанерных и древесностружечных плит, фанеры по схемам в соответствии со стандартами. Строгание шпона из древесины различных пород на шпонострогальных станках под руководством станочника деревообрабатывающих станков более высокой квалификации. Подбор партии сырья для строгания по толщине и длине. Продольный и поперечный раскрой пиломатериалов из древесины твердых пород на многопильных и круглопильных станках. Наладка обслуживаемого оборудования и участие в ремонте.

Должен знать: устройство и правила наладки обслуживаемого оборудования, режимы его работы; физико-механические свойства древесины; правила и способы распиловки сырья, материалов; стандарты и технические условия на изготовленную продукцию и сопутствующие изделия и сортименты; методы рационального раскроя и способы проверки качества обрезки пиломатериалов; спецификацию листов шпона и порядок набора пачек; причины, влияющие на толщину стружки; дефекты, возникающие при вырезке образцов; правила применения контрольно-измерительного инструмента; свойства режущего инструмента; режимы резания; способы проверки и регулировки станка или установки; способы проверки годности пилы к работе; методы по предотвращению аварий и простоев.

Заключение

В данной работе, был разработан рациональный режим резания и получены следующие результаты:

Скорость резания - V = 63,5 м/с;

Скорость подачи - V_S = 22,5 м/мин;

Мощность резания - Р_Р = 25,1кВт;

Силы резания:

Касательная сила резания - F_x = 395,6 Н;

Нормальная сила резания - F_z = 98,9 Н;

Годовой фонд времени работы станка - R = 172 шт;

Производительность станка - Q_ф.пр.= 12852 шт.

Полученные значения не превышают допустимых, поэтому заданный режим резания подходит к станку с его техническими характеристиками. Выбранная скорость подачи соответствует кинематическим возможностям станка.

Список использованной литературы

1.      Моськина Н.Е. Расчет нормы времени на шлифовальную операцию, кафедра «Технология машиностроения», Орел, 2011 - 30 с

.        Протасов Ю.И. Разрушение горных пород: Учебник. - 3-е изд. - М.: Издательство Московского горного ун-та, 2012. - 455 с.

.        Смирнов А.Г., Бакка Н.Т. Добыча и обработка природного камня. - М.: Недра, 2014. - 445 с.

.        Сычев Ю.И., Берлин Ю.А. Распиловка материалов. - М.: Стройиздат, 2009. - 320 с.

.        Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 2012. - 359 с.

.        Хмелёв В.Н., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н. Ультразвуковая размерная обработка материалов: Научная монография. - Барнаул: изд. АлтГТУ, 2007. - 120 с.

.        Хорбенко И.Г., Абрамов О.В., Швегла М.П. Ультразвуковая обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1984. - 280 с

.        Павлов Ю.А. Технология обработки материалов: Учебное пособие 2-х кн. Кн.1. Теория процессов и базовые методы обработки материалов.- М.: МГГУ, 2013. - 228 с.