Разработка рациональных режимов резания при эксплуатации пил ленточных

 

 

2. Расчетная часть

 

1. Расчет и обоснование рациональной скорости подачи

Для расчета рациональной скорости подачи необходимо предварительно произвести следующие расчеты.

1. Рассчитаем допускаемую подачу:

                         

                                                        (2.1)

Где Fзуб – сила действующая на зуб режущего инструмента, Н;

 

                                      

                                                        (2.2)

t – шаг зубьев пилы, мм;

h – высота пропила, мм;

 F– сила резания:

 (2.3)

 

 Ррез – мощность резания, кВТ;

vp – скорость резания, м/с.

 

Подставляя 2.3 в 2.2 получим:

Продолжаем рассматривать составляющие 2.1:

k – фиктивное давление по передней грани резца

                      

                                                (2.4)

 

 

 

 

 

 

δ – угол резания

р – средняя удельная сила резания по задней граи резца,

                                           

                                                       (2.5)

φ – угол перерезания волокон (φ=90°)

 Н/мм

b – ширина пропила, мм

bл – ширина лезвия, мм

                                             ;        (2.6)

s ´– уширение на сторону пилы равно 0,45

                                                      
аρ – коэффициент затупления  равен

                                           

                                                      (2.7)

мкм, мкм – для абсолютно затупленного резца

мкм

подставляя все данные в 2.1 находим

мм.

Необходимо касательную силу резания 2.3 сопоставить с допустимой критической силой резания:

                 

                                     (2.8)

Где В – ширина полотна до впадин зубьев, мм

                                     

                                                                (2.9)

мм

σ – среднее напряжение нормально натянутой пилы (для бревнопильных σ=140 МПа);

L – расстояние между центрами шкивов, мм

Н

Неравенство выполняется, т.к 1160 < 2130 Н

Рассчитаем критическую силу, действующую на зуб пилы

                                                                                                  (2.10)

Н

Далее рассмотрим значения подачи на резец в зависимости от:

Производительности , где h=h  =(d +c  L ) 10=(30+0.8 6) 10=

=348 мм.

Где t – шаг пилы, мм;

h – высота пропила, мм.

 мм;

Класса шероховатости, т.к. Rz=400 – 800 соответствует Δд3 из справочного материала [1] принимаем Sz=1 мм;

Потребляемой мощности Sz=0,2 мм (расчет смотри выше);

Критической силы

мм.

 

 

Из выше перечисленных значений для определения оптимальной скорости подачи выбираем наименьшее, т.е. Sz=0,2 мм.

 

Рациональная скорость подачи рассчитывается следующим образом:

                                                 

                                            (2.11)

Где   vp – скорость резания, м/с.                                   

м/мин

2.2 Расчет требуемой  мощности резания на выполнение  техпроцесса

Расчет требуемой мощности будем находить пользуясь формулой

                                        

                                                      (2.12)

Где К – среднее давление резания, Н/мм2

                                 

                                       (2.13)   

Где аρ – коэффициент затупления, мкм

b – ширина пропила,мм

р – средняя удельная сила резания по задней граи резца

k – фиктивное давление по передней грани резца

h – высота пропила, мм

 Н/мм2

С учетом 2.13 мощность будет равна

 

 кВт

 

2.3 Расчет фактических  сил резания

1. Фактическая сила резания

 Н

2. Сила резания на зуб

Н

3. Сила по задней поверхности

                

                                                          (2.16)

Где аρ – коэффициент затупления, мкм;

р – средняя удельная сила резания по задней граи резца;

h – высота пропила, мм;

s – толщина полотна пилы, мм;

t – шаг зубьев пилы, мм.

Н

4. Сила по передней поверхности резца

                                       

                                                  (2.17)

Где Fз – сила по задней поверхности резца, Н

F – средяя касательная сила резания (см. 2.14), Н

 

Н

5. Радиальная сила

                 

                               (2.18)

Где Fз – сила по задней поверхности резца, Н;

аρ – коэффициент затупления, мкм;

Fз – сила по передней поверхности резца, Н

δ – угол резания

Н

6. Сила, нормальная к подаче

                                          

                                                         (2.19)

Где F – касательная сила резания, Н

Н

7. Сила сопротивления подаче

                                     

                                                         (2.20)

Где FR – радиальная сила, Н

Н

            

  2.4 Построение графика скоростей

               График скоростей строим на основании расчета рациональной скорости подачи при различных значениях высоты пропила.

Графическое изображение зависимостей скорости подачи от высоты пропила

Скорость подачи в зависимости от мощности:                          Таблица 2.1

h, мм	290	300	310	320
Vs, м/мин	20	18	16,2	15,3

  Скорость подачи по призводительности:                                     Таблица 2.2

h, мм	338	348	358	368
Vs, м/мин	40,5	38,7	37,8	36,9

  

Скорость подачи по критической силе:         Таблица 2.3

h, мм	290	300	310	320
Vs, м/мин	36	32,4	29,7	27,9

 

График скоростей подачи представлен на рисунке 2.1:

Рисунок 2.1 – График скоростей подачи

 

2.5. Расчет потребного колличества дереворежущего инструмента на год и абразивного иструмента для его заточки

 Количество часов работы  инструмента в год определяется  по формуле:

                                              Т = l· n·Тсм · К                                                  (2.21)

где l - число рабочих дней в году; l = 252

 n - число смен; n = 2

Тсм -продолжительность смены; Тсм =7ч

К- коэффициент загрузки станка; К = 0.5

 ч

Количество инструмента, необходимое для выполнения производственной программы на станке, можно определить по формуле:

                                                                                           (2.22)

где Т - число часов работы инструмента в год, ч

m - число одинаковых инструментов на станок (1), шт

b - уменьшение рабочей части инструмента за одну переточку (0,4)

а - допускаемая стачиваемость инструмента (45), мм

t - продолжительность работы инструмента без переточки (3,5), ч

k - процент на поломку и непредвиденные расходы (3), %

 шт

Потребное количество абразивного инструмента в год для заточки ленточных пил:

                                                                                                   (2.23)

где m - расход абразивного инструмента на одну заточку, шт; m = 0,02

 шт

 

2.6 Выводы по  разделу

 

В результате проведенных расчетов были получены и обоснованы значения рациональной скорости подачи, которая соответствует получению шероховатости пропила 400÷800 мкм, требуемой мощности резания, количество требуемого режущего инструмента в год и абразивного материала необходимого для его заточки.