ВЗАИМОСВЯЗЬ ПАРАМЕТРОВ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ

Деревообрабатывающий станок — это не только комплекс эле­ментов и устройств, рассматриваемых в конструктивном аспекте, но и некоторая технологическая система, где протекают сложные

процессы, характеризуемые рядом физических величин, весомость которых определяется как видом и интенсивностью технологической обработки, так и конструктивными особенностями системы станок— приспособление — инструмент — деталь (СПИД). Все величины, описывающие состояние системы, взаимосвязаны, причем коли­чественные связи могут быть определены физическими закономер­ностями, которые действуют в реальной системе СПИД, облада­ющей конечной жесткостью элементов, коэффициентами трения и т. д.

Точность и производительность деревообрабатывающих стан­ков определяют эффективность производства и качество выпускае­мой продукции. Поэтому проблема повышения точности и произво­дительности всегда была основной для конструкторов. Современ­ные деревообрабатывающие станки становятся все более сложными и совершенными, оснащенными различными устройствами и си­стемами автоматизации.

Интенсификация работы оборудования — увеличение его про­изводительности—органически связана с увеличением надежно­сти (см. § 44). Процессы механической обработки древесины связаны с энергозатратами, расходом древесного сырья, затратами на инструмент и уход за ним, на оборудование и его обслужи­вание, на оплату человеческого труда и т. д.

Профессором А. А. Пижуриным [28, 29 ] обосновано, что про­цессы механической обработки древесины и древесных материалов подвержены влиянию различных факторов, которые можно разде­лить на следующие группы:

характеризующие объект обработки (породу, влажность, плот­ность, механические свойства, температуру древесины);

характеризующие инструмент (материал, параметры заточки, степень затупления, величина развода или плющения зубьев, число режущих лезвий, диаметр инструмента или сырья, точность инстру­мента и др.)

характеризующие процесс механической обработки (размеры стружки, скорости резания и подачи, углы резания, усилия реза­ния и др.);

технико-экономические (себестоимость, производительность об­работки и др.).

Математическое описание процессов механической обработки древесины. Это описание состоит в выражении величин y_k, характе­ризующих процесс, в виде функциональной зависимости от раз­личных переменных факторов х_i. Зависимости у_к = f (x_i) для многих процессов механической обработки древесины можно класси­фицировать как:

1) силовые — по условиям резания F_p = f (х_i) и подачи F_n =
= f (х_i), по мощностям резания Р_р = f (х_i) и подачи Р_п = f (х_i);

2) количественные — по неровностям поверхностей деталей
Р_{z mах} = f (х_i); по мощности и ворсистости поверхности W = f (х_i);
по точности размерообразований = f (х_i); по предельной волни­
стости _k = f (х_i); по поперечной волнистости = f (х_i);

3) технико-экономические — по себестоимости обработки с = = f (х_i), по производительности обработки П = f (х_i).

По критерию максимальной производительности:

Учитывая, что технологические процессы в деревообработке (механическая обработка древесины, гидротермическая обработка древесины, отделка мебели и др.) не поддаются точному теоретиче­скому описанию, построение математических моделей ведут с ис­пользованием статистическо-экспериментальных методов. Для этой цели используют теорию планирования эксперимента. Применение активных и пассивных экспериментов позволяет получить зависи­мость выходной величины от различных воздействий f (х_j) в виде уравнений регрессии (см. главу 8). Это особенно эффективно при оценке количественных и качественных показателей техноло­гических процессов деревообработки.

Построение математических моделей занимает значительное место в общем объеме работ по формированию алгоритмов опти­мального протекания процессов. Математическая модель должна отражать наиболее существенные черты технологического процесса и позволять последующие исследования на модели и оптимизацию процесса.

Оптимальное протекание процесса определяет целевая функция, которая является критерием оптимизации в пределах заданной области технически допустимых значений технологических пара­метров. Они определяют область ограничений.

Математические модели и оптимальные задачи [27, 28] могут рассматриваться в нескольких вариантах, основными из которых являются производственный и проектный.

Задачи производственного и проектного вариантов могут ре­шаться по критериям минимальной себестоимости или максималь­ной производительности.

При решении оптимальных задач производственного варианта математические модели содержат количественные, конструктивно-технологические и технико-экономические ограничения конкрет­ного производственного объекта (участка или оборудования). Во многих случаях ограничениями могут быть производительности соседних участков или необходимость иметь запас по производи­тельности.

По критерию максимальной производительности:

В общем виде математические модели [27, 28] механической обработки древесины могут быть выражены целевыми функциями и ограничениями.

По критерию минимальной себестоимости:

При решении оптимальных задач проектного варианта прини­маются соответствующие ограничения, другие ограничения кон­структор рассчитывает, исходя из полученных оптимальных режимов

По критерию минимальной себестоимости:

 

где М_х — множество допустимых оптимальных решений; М⁰_х — ограничения, накладываемые множеством и удовлетворяющие тех­нологическим ограничениям вида f_i(х) b, i = 1, ..., т; КЧ, КТН, ТЭ — конструктивно-технологические, качественные и тех­нико-экономические ограничения.

Характеристики ограничений. Количественно ограничения фор­мулируются следующим образом:

1. Конструктивно-технологические ограничения объединяют ограничения по мощности привода главного движения (привода механизма резания).

В общем виде для всех деревообрабатывающих станков потреб­ная мощность резания определяется

Р = KbHu/(60 102) [кВт],

где K — удельное сопротивление резания, кГс/мм², учитывающее вид обработки; b — ширина снимаемого слоя, мм; Н — глубина резания, мм; u — скорость подачи, м/мин.

Ограничение: Р_z Р_н, Р_н — номинальная мощность двигателя, кВт.

Мощность привода подачи

где F_t — тяговое усиление, развиваемое механизмом подачи, Н; _п — КПД механизма подачи

P_под Р_н или F_t ,

где — сумма сил сопротивления подачи, Н, определяемая типом механизма подачи.

Зависимость мощностей резания и подачи от параметров про­цесса раскрывается через усилия резания или подачи.

В группу конструктивных ограничений включают ограничения: по максимальной и минимальной скоростям вращения шпинделя

n n_max; n n_min,

по наибольшей и максимальной скорости подачи

u_z(u_z) u_max(u_{z max});

u(u_z) u_min(u_{z min})

по глубине резания t Н (допуск на обработку); t t_min.

В зависимости от вида механической обработки древесины мо­гут вводиться дополнительные ограничения, характерные для дан­ного вида обработки. Например, для процесса шлифования вводят ограничения по температуре древесины, при пилении древесины рамными пилами — ограничения по заполнению впадин зубьев, пил, по устойчивости пил и т. д.

Рассматриваемые ограничения выражаются функциональными зависимостями от различных параметров, определяющих режим обработки.

2. Качественные ограничения выражаются в следующем виде: по шероховатости обработки

по точности размерообразования

по продольной волнистости

по поперечной волнистости

по мшистости и ворсистости

3. Технико-экономическиеограничения, которые при оптимизации процессов в большинстве случаев выступают как целевые функции или критерии оптимальных систем управления

C = f(x_i) min; П = f(x_i) max.

дачи: диапазон, плавность регулирования, стабильность, условия нагрузки и экономичность работы привода.

При вращательном движении узлов станка диапазон ре­гулирования D = _max/ _min, где _mах и _min — макси­мальная и минимальная угловые скорости шпинделя, рад/с.

У станков с поступательным движением диапазон регулирова­ния определяется требуемым диапазоном линейных скоростей D =

=v _max/ v _min.

При получении шпона диаметр чурака уменьшается, и для со­хранения постоянной скорости резания требуется регулирование скорости привода.

Диапазон регулирования определяется предельными скоростями резания v (м/мин) и предельными диаметрами обработки d (мм)

Плавность регулирования определяется отно­шением двух соседних скоростей _i = _i / _i^-1, где — угловая скорость шпинделя на i-й ступени регулирования, рад/мин.

Плавность регулирования ср определяется числом интервалов между скоростями z—1 и диапазоном регулирования D

Для поступательных движений плавность регулирования

При увеличении числа скоростей в заданном диапазоне регули­рования 1. Стандартные числа установлены по нормальным рядам чисел в машиностроении и чаще всего применяют значения = 1, 26; 1, 41; 1, 58.

§ 51. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Общие понятия.Обработка изделий на деревообрабатывающих станках должна производиться при так называемой экономически выгодной скорости резания, отвечающей наилучшему использо­ванию режущего инструмента и станка. Станок, работая с соот­ветствующими подачей и глубиной резания, должен обеспечивать наибольшую производительность, при высоком качестве обработки. Основные показатели регулирования скорости резания и по-

Для получения необходимой плавности регулирования, обес­печения требуемого диапазона регулирования и режима резания древесины применяют системы: механического ступенчатого регу­лирования, электромеханического ступенчатого регулирования и бесступенчатого регулирования.

Приводы станков с главным вращательным движением (кругло-пильные, фрезерные, строгальные и др.), должны иметь постоян­ную мощность во всем диапазоне изменения частоты вращения шпинделей. Однако использование наибольшей мощности провода при малых частотах вращения привело бы к значительному увели­чению габаритов передач, так как в этом случае они должны быть рассчитаны на максимальный момент (Н м). М_mах= 9554 P_max/n_min,

где Р_mах— максимальная мощность привода, кВт; п_тiп — мини­мальная частота вращения, мин^-1.

Минимальную частоту вращения выбирают, как правило, не для производительной работы, а для специфических режимов вре­зания, оцилиндровки и др. Поэтому при малой частоте вращения сохраняется постоянным момент М, допустимый по прочности пе-

редач (М_доп = const). Следовательно, для станков с главным вра­щательным движением требуется постоянство мощности в большей части диапазона скоростей и постоянство момента М в нижней части этого диапазона. Графические зависимости мощности Р и мо­мента М от скорости шпинделя для станков с главным вращатель­ным движением представлены на рис. 98, а.

К механическим характеристикам приводов главного движения предъявляют требования высокой жесткости. Продолжительность пуска и торможения главного привода не имеет решающего значе­ния из-за малого влияния на производительность.

К приводам станков с главным прямолинейным возвратно-по­ступательным движением (фанерострогальные станки) предъявляют требования постоянства момента в большей части диапазона ско­ростей. При малых скоростях момент М (постоянный) имеет наи­большее значение и, следовательно, сила резания F максимальна. При увеличении скоростей момент М и сила резания F умень­шаются. Трафики зависимости М, F, Р от скорости для станков с главным прямолинейным возвратно-поступательным движением

представлены на рис. 98, б. К приводам этой группы предъявляются требования минимального времени и потерь энергии на реверсиро­вание механизма. Время реверса существенно влияет на произво­дительность и это влияние тем больше, чем меньше длина хода.

Приводы подач станков имеют постоянный момент нагрузки во всем диапазоне регулирования скорости, который обусловливается главным образом моментом трения в направляющих и передачах механизма подачи и может характеризоваться графиком, изобра­женным на рис. 98, в. В начальной части сохранить постоянство момента не удается вследствие невозможности увеличить глубину резания при малых подачах.

Стабильность работы привода — это изменение скоро­сти при изменении нагрузки, которое зависит от жесткости харак­теристик двигателя.

За относительное изменение угловой скорости (статизм характе­ристики) принимается

S=( _o — _н)/ _o = / _o,

где _o и _н — угловые скорости идеального холостого хода и при номинальной нагрузке.

Падение скорости при изменении нагрузки от нуля до номи­нальной для станков устанавливается (0, 05... 0, 1) во

всем диапазоне.

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. AT : химич. Природа, строение, свойства, механизм специфического взаимодействия с АГ
2. AVC достигают макс. величины при этом объеме
3. Aбстрактные классы, используемые при работе с коллекциями
4. E) может быть необъективным, сохраняя беспристрастность
5. E) Способ взаимосвязанной деятельности педагога и учащихся, при помощи которого достигается усвоение знаний, умений и навыков, развитие познавательных процессов, личных качеств учащихся.
6. Else write('не принадлежит')
7. else write('не принадлежит')
8. Gerund переводится на русский язык существительным, деепричастием, инфинитивом или целым предложением.
9. I. Общие обязанности машиниста перед приёмкой состава в депо.
10. I. Понятие и система криминалистического исследования оружия, взрывных устройств, взрывчатых веществ и следов их применения.
11. I. Предприятия крупного рогатого скота
12. I. Прием и отправление поездов