Розділ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ
ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Об'єкт і етапність досліджень
Об'єктом досліджень є жорстко-пружний абразивний інструмент. Шліфувальний інструмент нового типу застосовується на операціях фінішного (чистового) шліфування масивної деревини.
Істотні недоліки шліфувальної шкурки, про які ми говорили вище, не дають змоги ефективно використовувати її для шліфування плоских і профільних деталей столярного та меблевого виробництв. З метою підвищення продуктивності оброблення на операції шліфування деревини та деревинних матеріалів створено новий інструмент - жорстко-пружний абразивний круг.
Згідно з даними, наведеними у першому розділі цієї роботи, ідея застосування еластичної схеми оброблення та переривання робочої поверхні інструмента, є дуже ефективною і знайшла широке використання не тільки у деревообробній та меблевій промисловості, а й у машинобудуванні.
На основі зазначеного вище можна припустити, що використання жорстко-пружних абразивних інструментів для шліфування масивної деревини значно підвищить ефективність оброблення.
Значний вплив на процес шліфування масивної деревини жорстко-пружним інструментом мають конструктивні параметри, його структура і режимні фактори. Вивченню цього впливу присвячені експериментальні дослідження, які здійснювались у декілька етапів.
На першому етапі проведено відсіювальний експеримент згідно з планом Плакетта-Бермана, метою якого було визначення з великої кількості факторів (об'ємний вміст зерна, в'яжучого, номер зернистості, кількість і висота абразивних сегментів, твердість і товщина пружних вставок, швидкість різання, швидкість подачі, величина притискання інструмента до матеріалу) тих, які істотно впливають на глибину шліфування.
Другий етап присвячено вивченню впливу об'ємного вмісту зерна, об'ємного вмісту в'яжучого та зернистості на твердість дрібнозернистих абразивних інструментів. Необхідність в проведенні цього дослідження зумовлена тим, що до цього часу в лабораторіях НЛТУ України не вивчався вплив абразивного матеріалу малих номерів зернистості карбіду кремнію зеленого марки 64 С на твердість жорстких кругів для шліфування деревини.
На третьому етапі визначали характер впливу домінуючих факторів згідно з відсіювальним експериментом (об'ємного вмісту зерна та в'яжучого, номера зернистості, кількості сегментів, товщини пружних вставок) на довжину шліфування, на об'єм зішліфованої деревини, на питомі складові сили різання. Режимні параметри вибрані згідно з результатами попередніх досліджень і зафіксовані на такому рівні: v = 9 м/с; vs = 9 м/хв.; tпр = 1,5 мм.
Четвертий етап досліджень присвячено вивченню впливу режимних факторів (швидкості різання, швидкості подачі, величини притискання інструмента до деталі) на довжину шліфування за період стійкості за умови, що шорсткість обробленої поверхні не перевищує Rmmах = 16 мкм.
Для цього з великої кількості жорстко-пружних інструментів різних геометричних параметрів, рецептури, зернистості (27 одиниць), що використовувались у дослідженнях на попередньому етапі, було відібрано один, під час оброблення яким довжина шліфування за період стійкості максимальна. Цій вимозі відповідав круг № 10 (табл. 2.4) таких характеристик: n = 30; z = 8; Vз = 48 %; Vв = 10 %; b = 8 мм; L = 1400 м пог.
На п'ятому етапі проводились порівняльні дослідження впливу породи деревини на показники процесу шліфування. Для цього з абразивних інструментів, що використовувалися на третьому етапі під час шліфування деревини бука, відібрано декілька і проведено стійкісний експеримент за тих самих умов, але з використанням деревини дуба.
На заключному етапі проводились дослідження з метою визначення економічної ефективності роботи жорстко-пружних абразивних інструментів у виробничих умовах.
Дослідження на перших чотирьох етапах виконані із застосуванням методів математичного планування експерименту.
2.2. Зразки для досліджень
Процес шліфування масивної деревини жорстко-пружними абразивними інструментами досліджувався у двох групах експериментів - основній і порівняльній. Для досліджень в основній групі вибрано деревину бука, а в порівняльній - деревину дуба, оскільки частки деревостанів цих порід серед всіх інших в регіоні найбільші ?13?. Крім цього, завдяки своїм механічним та декоративним властивостям деревина бука та дуба дуже широко використовується у деревообробній та меблевій галузях.
Зі всієї партії зразків відбирали такі, які не мали дефектів як від механічного оброблення - риски, хвилястість, виколи, ворсистість, моховитість, так і від анатомічної та структурної будови деревини - сучки, гнилизна, косошарість та ін.
Для шліфування використовували зразки розмірами: 1000?20?20 мм. Вологість зразків не перевищувала 8...10 %.
2.3. Експериментальні установки для проведення досліджень
Дослідження впливу структурних, конструктивних та режимних параметрів на показники процесу шліфування масивної деревини жорстко-пружними абразивними інструментами здійснювали на експериментальній установці, змонтованій на базі плоскошліфувального верстата моделі 371М-1 (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Загальний вигляд експериментальної установки
для проведення досліджень:
А - плоскошліфувальний верстат моделі 371М-1;
Б - система "генератор-двигун" - ЕМП; В - щит управління;
Г - вентилятор
Зміни та доповнення у верстаті зумовлені таким:
1) необхідністю безступінчастої зміни частоти обертання шпинделя в заданому інтервалі швидкостей;
2) потребою безперервної подачі під час оброблення досліджуваних зразків і безступінчастої зміни швидкості подачі в заданому інтервалі;
3) необхідністю вимірювання складових сил різання та спрацювання круга.
Безступінчасту зміну частоти обертання шпинделя здійснювали з допомогою системи "генератор-двигун" - електромашинний підсилювач постійного струму (Б). Для цього замість встановленого у шліфувальну бабку (1) асинхронного електродвигуна вмонтовано електропривід постійного струм
- Київ+380960830922