ВЛИЯНИЕ УГЛА ПОВОРОТА ИНСТРУМЕНТА ПРИ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ

Бугаенко Я.П., Грыцак С.А., Билый Я.Н. (УкрГЛТУ, г. Львов, Украина)

The way of processing cylindrical by grinding tools is considered. The processing with turn of the tool is recommended. Optimum value of a corner of turn of the    grinding tool 25^о (0,4 - 0,45 is rad.).

При обработке древесины и древесных материалов абразивными  инструментами  используют,  как правило,  схему  обработки  показанную на рис 1а. В данном случае шлифование производится при попутной или встречной схеме обработки (на рис.1а приведена схема встречной обработки).

 Рис.1. Схема плоского шлифования абразивным кругом (цилиндром):

а – при угле поворота инструмента α = 0;  б - при угле поворота инструмента α ≠ 0.

Известны  случаи механической обработки, когда  угол между векторами скоростей резания и подачи в плане α ≠ 0 (в дальнейшем именуемый углом поворота инструмента), как это показано на рис. 1б.

В результате проведенных  исследований  по шлифованию древесины абразивными кругами, разработанными в Украинском государственном лесотехническом университете оказалось,  что  в  определенных случаях    (обработка паркетных щитов, дверных полотен  и т.д.) нетрадиционный способ обработки   (при α ≠ 0) имеет ряд преимуществ в сравнении с обычным, когда  α=0.

Исследования проводились на образцах твердолиственных пород древесины дуба и бука, как  одних из наиболее трудно поддающихся обработке.

Результаты сравнительных исследований оказались впечатляющими. Во-первых, резко возросла стойкость инструмента, а его рабочая поверхность практически перестала засаливаться (процесс плотного заполнения межзернового пространства продуктами шлифования, приводящий к потере режущей способности инструмента и  подгоранию поверхности древесины).  Во-вторых, примерно  в 1,5 раза снизилась высота неровностей обработанной поверхности. В-третьих,  снизилась потребная  мощность привода на резание.

Улучшение качества поверхности (снижение шероховатости) можно объяснить тем, что на единицу ширины шлифуемого образца приходится большая ширина абразивного инструмента (на 1/cosα), а это автоматически приводит к увеличению количества зерен, принимающих участие в резании.

Отсутствие  засаливания поверхности инструмента объясняется целым рядом факторов: в первую очередь тем, что с увеличением угла α (исследовалось влияние угла поворота инструмента в пределах от 0 до 0,836 рад. (от 0^о до 50^о) увеличивается межзерновое пространство. Это, в определенной степени, позволяет улучшить тепловой режим в зоне резания и обеспечить хороший отвод продуктов резания при неизменных режимах шлифования. Вначале предполагалось, что этому способствует переход от резания вдоль волокон к резанию поперек волокон (при поперечном резании меньше усилие резания), но в процессе дальнейших силовых и других исследований оказалось, что это не главная причина: изменение угла поворота инструмента приводит к эффекту, напоминающему процесс резания хлеба обыкновенным кухонным ножом, когда в резании начинают принимать участие микрозубцы лезвия ножа -  в данном случае начинают работать микрозубцы отдельных абразивных зерен.  Снижение силовых параметров при резании с углом поворота инструмента подтвердили исследования с помощью динамометра.

Ниже, на рис.2 представлена зависимость удельных составляющих силы резания Pz, Py, Px от угла поворота инструмента α при шлифовании древесины дуба абразивным кругом со скоростью резания 30 м\с; скоростью подачи 18 м/мин и глубине шлифования 0,3 мм.

Рис.2. Зависимость удельных составляющих силы резания P_z, P_y, P_x от   угла  поворота инструмента α

Как следует из зависимостей, с увеличением α тангенциальная составляющая силы резания  уменьшается по линейному закону более чем в два раза, а радиальная – в 3,6 раза. С уменьшением радиальной составляющей (силы отжима) снижается сила трения между кругом и обрабатываемым материалом, а это фактор, который в значительной степени определяет вероятность засаливания абразивного инструмента (снижение силы трения уменьшает температуру нагрева в зоне контакта древесины с кругом). Кроме того, снижение радиальной и тангенциальной составляющих силы резания существенно облегчает условия работы как единичных зерен, так и инструмента в целом.

При угле поворота инструмента больше нуля появляется третья составляющая силы резания – осевая. Величина ее зависит от значения угла α, режима шлифования, породы древесины и пр.  Для  предотвращения смещения обрабатываемой детали на станке необходима установка боковой упорной линейки.

Комплексными исследованиями данного способа обработки рекомендовано применять углы поворота инструмента близкие к 25^о (0,4 – 0,45 рад).

Станок на базе реконструированного рейсмусового станка модели СР12-2 c установленным абразивным цилиндром и специальным механизмом подачи в течение ряда лет хорошо зарекомендовал себя при обработке художественных паркетных щитов на Киверцовском ДОКе (Волынская область, Украина).