4. Исследовательский раздел
4.1. Методика экспериментальных исследований стойкостных показателей
4.1.1. Обоснование выбора переменных и постоянных факторов
Проведение исследований стойкостных показателей дереворежущего инструмента поверхностные слои которого упрочнены гальваническим хромированием с введенными углеродами ставит цель установления целесообразности данного метода упрочнения режущих элементов.В связи с этим принимается минимальное количество переменных факторов.
Анализ литературных источников стойкостных показателей при механической обработке выявил определенные закономерности влияния отдельно взятых переменных факторов, многие из которых имеют практически одинаковый характер интенсивности затупления для любых древесных как натуральных, так и композитных материалов.
Учитывая вышеизложенное в качестве переменных факторов принята средняя толщина стружки и угол заострения режущего элемента. Эти факторы оказывают влияние на интенсивность затупления с отличием в зависимости от обрабатываемых материалов, наличия расхождений в физико-химических свойствах последних и режимов работы оборудования.
Поэтому, для избежания случайных погрешностей стойкостных показателей необходимо предусмотреть древесный материал имеющий высокую однородность физико-механических свойств. Таким материалом может быть принята плита MDF которая характеризуется наружными слоями с высокой степенью уплотненности (плотность свыше 10). В то же время благодаря тому, что плита формируется из волокон она имеет равномерный средний слой высокой степени плотности порядка 7 кН/м3. Притом плотность такого плитного материала практически не изменяется по всей длине и ширине плиты, что важно при выполнении исследований по показателям процессов резания.
На основании вышеизложенного, условия опытов проведения стойкостных испытаний представлены в табл. 4.1.
4.1.2. Выбор показателя стойкости инструмента
Меру оценки изнашивающего действия материала можно выразить через коэффициент, равный отношению величины износа инструмента при обработке
эталонного материала к величине износа при обработке исследуемого. Этот коэффициент является относительным показателем и он может служить основой при внедрении в производство новых древесных материалов.
При исследовании стойкостных показателей различных инструментальных сталей, методов упрочнения относительный коэффициент не может дать полную оценку целесообразности использования наиболее рационального решения так как в процессе резания древесных материалов на износ инструмента влияет множество одновременно действующих факторов, взаимосвязанных между собой.
Таблица 4.1
Условия проведения исследований стойкости
инструментальных сталей
Показатели |
Код |
Уровни варьирования |
|||
|
|
нижний (–1) |
основной (0) |
верхний (+1) |
|
1 |
Средняя толщина стружки а, мм |
Х1 |
0.15 |
0.30 |
0.45 |
2 |
Угол заострения , град |
Х2 |
40 |
45 |
50 |
3 |
Задний угол , град |
|
15 |
||
4 |
Скорость резания V, м/с |
|
47 |
||
5 |
Диаметр резания Д, мм |
|
200 |
||
6 |
Количество режущих эл-тов z, шт |
|
1 |
||
7 |
Мака сталей |
|
|
||
|
7.1. Без упрочнения |
|
9ХФ, 8Х6НФТ, Р6М5 |
||
|
7.2. С упрочнением |
|
9ХФ |
||
Поэтому при выполнении исследований в направлении целесообразности использования методов упрочнения или марки стали необходимо иметь показатель количественной оценки который бы позволил не только оценить состояние режущей кромки, но и использовать этот параметр при проектировании специального инструмента, а также при разработке технологических режимов заточки. Таким выходным показателем может быть либо радиус скругления режущей кромки, либо его линейный износ по биссектрисе угла заострения режущего элемента. Так как эти показатели взаимосвязаны между собой, то с учетом возможностей, принят выходной показатель линейного износа.
Изменение плотности плиты MDF , принятой как объект обработки, по толщине определяет, что величина линейного износа должна измеряется в двух зонах (в зоне пластей и средней части).